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        關(guān)于太陽能光伏建筑一體化技術(shù)的探討

        2017-09-10 07:22:44盧名榮
        環(huán)球市場 2017年13期
        關(guān)鍵詞:電池組傾角太陽能

        盧名榮

        摘要:太陽能光伏建筑一體化在建筑節(jié)能當中的一種典型的表現(xiàn)形式。本文將深入闡述了光度發(fā)電的原理的特點,并且根據(jù)Matlab仿真平臺對于光伏電池組件輸出的特點做了詳細的分析,并且還將對光伏建筑一體化的定義與類型以及結(jié)合光伏電池的特點和建筑施工的技術(shù)要求,還對光伏建筑一體化施工當中的技術(shù)問題進行詳細的分析,這樣將有效的提升提發(fā)電的效率與建設(shè)光伏建筑一體化初期的投入成本有著非常重要的意義。

        關(guān)鍵詞:光伏組件;光伏建筑一體化

        1、光伏建筑一體化類型

        1.1 建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)

        建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽能光伏電池組件與建筑建材的結(jié)合物,兩者組成了一個有機整體,利用這種復(fù)合光伏組件替代傳統(tǒng)建筑屋面瓦、外墻磚等。該復(fù)合材料不僅具有建材基本特性及功能,而且還可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,可謂一舉兩得。如光伏瓦、光伏磚、光伏屋面卷材等都屬于建材型光伏發(fā)電系統(tǒng)。

        1.2 建筑構(gòu)件型光伏發(fā)電系統(tǒng)

        建筑構(gòu)件型光伏發(fā)電系統(tǒng)是由各個光伏電池組件經(jīng)過串并聯(lián)連接的方式組合成型或者獨立成型作為建筑構(gòu)件的光伏構(gòu)件。目前,研制成型的大尺度彩色光伏模塊,不僅可以美化建筑外觀,而且充當著遮陽板、防雨棚及防護欄板的角色,既能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,又具有一般建筑構(gòu)件的使用功能。

        2、光伏電池輸出特性

        在實際應(yīng)用中通常建立光伏電池的工程應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行研究設(shè)計,通過模型與實際物理意義得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系,利用這些數(shù)學(xué)函數(shù)可以更加直接地反映光伏電池各參數(shù)之間的變化規(guī)律以及分析光伏陣列的電性能,具體的模型表達式為:

        式中: Isc、Voc、Im、Vm為標準參考技術(shù)值;

        Sref為太陽光強參考值為1000 W/m2;

        Tref為電池參考溫度為25℃;

        S 為太陽光照強度;

        T 為光伏電池溫度;

        S1、T1、C1、C2、D 均為中間變量;

        a 為短路電流溫度系數(shù);

        b 為開路電壓溫度系數(shù)。

        該模型中的各個參數(shù)能與光伏電池生產(chǎn)廠商提供的技術(shù)參數(shù)一致,根據(jù)光伏陣列的工程應(yīng)用數(shù)學(xué)模型表達式搭建了光伏電池陣列的Matlab /Simulink 模型,并將常州某光伏電池制造廠商生產(chǎn)的一款型號為DBG200 的光伏電池組件,其相關(guān)參數(shù)Isc= 5.98A,Im=5.43A,Voc=43V,Vm=35V,a= +0.06%/℃,b =-0.35%/℃分別代入仿真模型中,模型中具體仿真參數(shù)設(shè)置為: 采用變步長的ode45(Dormand-Prince),最大步長為0.01,仿真時間設(shè)為45,由此可得溫度為T =25℃和T=50℃,光照強度分別為200 W/m2、400 W/m2、600 W/m2、800 W/m2及1000 W/m2時,光伏電池的P-U、P-I及I-U輸出特性曲線分別如圖1~3 所示。

        從圖1、圖2可以看出在規(guī)定的溫度和光照強度下,每條曲線都對應(yīng)著唯一的一個最大值,該點就是光伏陣列的最大功率點。在恒定溫度條件下,光伏陣列的輸出功率會隨著光照強度的增強而增加;而恒定光照強度時,光伏陣列的輸出功率會隨著溫度的增加而減小,所以外界環(huán)境變化會對光伏陣列的發(fā)電效率有影響。從圖3可以看出在恒溫度條件下,光伏陣列的輸出電流會隨著光照強度的增加而增加,開路電壓也會隨之小幅增加; 當光照強度不變時,短路電流會隨著溫度的增加而增加,而開路電壓卻隨著溫度的增加而減小。該仿真結(jié)果反映了光伏電池組件是一個非線性器件,其輸出特性受光照強度及溫度等外界條件的影響,實際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮。

        3、光伏建筑一體化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題

        光伏電池的最佳安裝傾角。傾角也叫傾斜角,是太陽能光伏電池組件安裝成型后與水平地面之間的夾角,該傾角直接影響著光伏電池組件的輸出功率,理想狀態(tài)就是此安裝傾角是光伏組件在全年中發(fā)電量最大時的最佳安裝傾角。確定最佳安裝傾角對于提高屋頂型光伏發(fā)電系統(tǒng)及成片規(guī)劃建設(shè)的光伏電站發(fā)電效率具有顯著的效果,可以提高光伏發(fā)電利用率,降低初期投入成本。

        4、結(jié)束語

        綜上所述,光伏組件的產(chǎn)量化發(fā)展,其相關(guān)技術(shù)的不斷成熟也將造成光伏發(fā)電系統(tǒng)的造價成本也不斷減少,并且將其與建筑有效的結(jié)合組成的光伏建筑一體化系統(tǒng)并且也會兼顧到建筑美學(xué)與節(jié)能經(jīng)濟的價值,因此光伏建筑一體化將會是我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。

        參考文獻:

        [1]龍文志.太陽能光伏建筑一體化[J].建筑節(jié)能,2009,37(7):1-9.

        [2]周紀敏,紀愛華.離網(wǎng)風光互補發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2011.

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