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分布式光伏技术在商业写字楼中的具体应用

办公楼里有很多人和电气设备,每天都要消耗大量的能源。在新形势下,绿色经济和国家倡导的低碳环保要求越来越难以满足。分布式光伏技术的应用可以改变办公建筑的功耗模式,减少传统能源的使用,促进绿色、节能、环保的发展。目前,分布式光伏技术已在商业办公楼得到推广和应用。


1分布式光伏技术概述


1.1分布式光伏技术的原理


PN结是分布式太阳能电池中最基本的结构单元,在太阳的作用下,可以在半导体表面形成电子-空穴对。由于电场的吸引力,电子向N方向移动,而空穴向P方向移动。此时,如果一条线路缩短,可以在外围线路上产生一个光电流,称为短路光电流。如果PN结的两个端点开放,将放置区域P中的洞穴和区域N中的电子,区域N中的费米面将逐渐增加,导致区域间费米面的差异,从而产生较高的电压Voc。也可能是外部的,即PN结正偏压的开路电压。短路光电流为正电流,可根据电路电压值计算。如果用于商业办公建筑,直接使用半导体材料,不能满足商业办公的需要,也会对其在自然环境中的稳定性产生一定的影响。为了满足商业办公楼对电压和电流的需求,需要串联或并联连接多个半导体元件。光伏模块一般安装在地面或建筑物的屋顶上。为了保证其耐久性,光伏制造商将根据商业办公楼所在地面和屋顶的实际情况组装成包装保护模式的单元结构,也称为太阳能电池模块。


1.2分布式光伏技术的特点


(1)装机规模小。利用分散资源,分布式光伏技术降低了太阳能电池板的装机容量,降低了发电量,提高了其应用空间和投资回报率。(2)环保效益突出。利用分布式光电技术,太阳能可以转化为电能。在转化过程中,不会产生有害有毒气体,不会产生噪声,不会对周围环境产生任何影响,具有显著的环保效益。(3)发电与用电同时进行。将分布式光伏技术连接到电力系统中,不仅可以满足周边地区的电力需求,而且可以缩短电力传输的距离,而且可以充分利用当地太阳能。(4)成本低。利用这种分散式太阳能电池技术,电机可以安装在办公楼的屋顶上,占地面积较小,从而降低了太阳能电池的使用成本。由于该技术不需要建立配电系统,因此可以降低工程造价。(5)维护方便。该系统无磨损、无损坏、无需更换零件,只要进行定期检测,就可以减轻维修人员的工作负担。(6)安全性高。DPV系统具有独立可控、无大面积断电等特点,安全性能较高。(7)输出功率小。由于DV的装机容量均为kw量级,因此对系统的运行效果和经济效益没有明显影响。


2分布式光伏技术在商业写字楼中的具体应用


2.1应用形式


BAPV和BIPV是分布式光伏技术在商业写字楼中的应用。


2.1.1BAPV


BAPV,即将加工好的太阳能电池模块放置在办公楼顶层,形成太阳能电池系统。太阳能电池板是一种不影响、不破坏、不削弱建筑各种功能的新型太阳能电池板。此外,BAPV分布式光伏发电系统的安装和维护非常方便。只要采用简单的支撑结构,就可以安装在商业写字楼上。即使拆除分布式光伏模块,也不会影响商业写字楼的功能。


2.1.2BIPV


BIPV是一种将分布式光伏模块完全集成到商业写字楼的技术。其设计、施工和安装经过科学合理的设计、施工和安装,使分布式光伏系统与建筑成为一个整体,利用色彩和形状的结合,使分布式光伏发电系统与建筑有机结合。常规DPV的连接线通常暴露在DPV下,而BIPVDPV则完全隐藏在建筑幕墙结构中。与传统的BIPV相比,BIPV的主要特点是BIPV是一种新型的商业办公空间,其中太阳能电池模块不仅能产生电能,还能提供一定的防风隔热功能。通过对BIPV的研究,可以将发电、隔音、安全等功能有机结合,提高商业办公的美观和节能效果,满足绿色建筑的要求。BIPV分为光伏幕墙和光伏采光顶两种应用形式。(1)光伏幕墙。光伏幕墙是将分布式光伏组件与建筑幕墙相结合,使其产生的电能达到更高的水平。因此,如何科学合理地调整光伏幕墙的倾角。光伏幕墙能更好地适应商业办公楼的使用要求。(2)光伏采光顶。光伏照明屋顶是DPS技术在建筑中的合理应用。它不同于传统的光伏幕墙,不受光角等因素的影响,可以最大限度地发挥阳光,提高DPS的发电量。


2.2光伏组件布置形式


使用DPS技术时,需要沿屋顶平整铺设。根据商业写字楼的屋顶形式,太阳能电池板的布局形式也不尽相同。在商业写字楼的屋顶中,具体包括混凝土屋顶、斜屋顶和彩钢屋顶。在分布式太阳能发电方案中,需要充分考虑屋顶的负荷能力,适当选择光伏模块和光伏阵列工作模式,确保分布式太阳能系统布局的科学经济效益。


2.2.1混凝土屋面


目前,商业写字楼的屋顶多为普通混凝土平面屋顶,承载力高,可在分布式太阳能电池模块的支撑下浇筑混凝土块。这样,在不破坏办公楼屋顶防水的情况下,就可以抵御风对分布式光伏模块的破坏。同时,为了获得最大的发电功率,DV模块的支撑可以设置为固定的水平倾斜角度。


2.2.2斜屋面


如果商业写字楼的屋顶倾斜(倾斜),则需要在屋顶内层安装DSC模块,并在屋顶倾斜方向平铺。


2.2.3彩钢瓦屋面


彩钢瓦是一种主要的建筑形式,但其承载力很低。因此,在分布式太阳能发电之前,需要计算荷载,以满足设计要求。通常,DV模块是平的,很少倾斜。铺装结构虽然抗风性好,但能量输出效率不高;倾斜结构虽然发电效率高,但与传统水平结构相比,安装数量少,支撑成本高。应用于彩钢瓦时,应力大,抗风性能差。


总之,分布式光伏技术具有广阔的发展前景,在商业、工业、政府和公共建筑中得到了推广和应用。大力发展分布式光伏技术,不仅符合我国可持续发展的能源战略规划,也是发展循环经济的重要途径,对促进节能减排、建设绿色高效城市发挥了积极作用。未来,随着国家政策的出台和资金的大力支持,分布式光伏技术在商业写字楼中的应用将越来越普遍。


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