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摘 要 ：隨著綠色建筑的興起與發展，新型建筑在設計時，開始注重節能環保和智慧建筑等方面的研究，以降低建筑物能耗，提高建筑物節能效果為目的。在此形勢下，分布式光伏發電在綠色建筑中得到日益廣泛的應用，其安全可靠、綠色環保的特點與綠色建筑的發展方向一致。文章對分布式光伏系統與建筑物一體化建設展開研究，旨在推動分布式光伏發電系統在綠色建筑中的廣泛應用。

關鍵詞 ：綠色建筑；光伏發電；分布式發電系統；綠色節能

綠色建筑是近年來興起的一種建筑類型，相較于傳統建筑，綠色建筑加強了綠色節能材料的選用和智能化設計。節能環保是衡量綠色建筑的重要指標之一，建筑企業應高度重視綠色建筑的能耗比，創造生態宜居的人居環境。分布式光伏發電系統是太陽能發電技術的新發展，光伏發電作為一種以一次能源為光輻射能的新型發電形式，自綠色建筑興起以來，在綠色建筑中得到廣泛應用。隨著分布式光伏系統技術的進一步發展，分布式光伏系統在綠色建筑中應用空間越來越廣闊，推動了綠色建筑在節能環保方面的進一步發展。

1 分布式光伏發電系統的優勢分析

分布式光伏發電系統是太陽能發電技術的一種，利用各種光伏組件進行光電轉換，通過各種電力電子裝置進行電能的變換，將其與公共電網連接，實現分散式發電與公共電網的并網連接。分布式光伏發電系統多使用小型太陽能發電設備，廣泛分布在各類建筑物中。

1.1 建設成本低，經濟效益好

分布式光伏發電系統分布在各個建筑物中，可根據建筑物附著面設計光伏系統的裝機容量。將綠色建筑與分布式光伏系統一體化建設，光伏組件可安裝在綠色建筑的屋頂、窗臺等位置，其他配電柜、逆變器等設備體積較小，可裝設在建筑物側面墻壁或其他位置。目前，我國相關部門對于光伏發電系統的經濟補貼政策，遵循“自發自用，余量上網”的原則，在滿足綠色建筑用電需求的基礎上，多余的電力可在并入公共電網后轉化為經濟效益。光伏發電系統具有建設成本低、經濟效益好的優勢，適用于綠色建筑。

1.2 配套公共電網，實現電網“削峰填谷”

分布式光伏發電系統產生的電力，能夠在滿足綠色建筑電能需求的前提下并入公共電網，供公共電網進行調配。在分布式光伏發電系統的支持下，綠色建筑日常需要的電力將得到自身補給，緩解公共電網在用電高峰期間的調峰壓力。我國絕大多數地區都屬于光照資源一、二類地區，在用電負荷較高的時期，分布式光伏發電系統產生的電力能夠在這個階段提供電力支持。

1.3 節能環保，對環境污染小

分布式光伏發電系統是利用半導體器件內“光生伏打”的物理現象，將太陽光輻射能直接轉換為電能，沒有機械損耗，是一種可持續利用的清潔能源。分布式光伏發電系統應用到綠色建筑中后，能夠起到節能環保的效果，在發電過程中無須煤炭、石油的消耗，對環境的污染程度較小，且分布式光伏發電系統在運行期間噪聲較小，不會影響綠色建筑物周圍的居民。

1.4 后期維護簡單，可靠性高

一般情況下，分布式光伏發電系統裝機容量都較小，安裝需要的空間要求也不高，在運行過程中，用戶可自行控制分布式光伏發電系統，實現分布式光伏發電系統的自我調節，以免發生大規模的“孤島效應”，安全性較高。投入使用后，分布式光伏發電系統運行較為穩定，且產生的故障較少，絕大多數故障為簡單型故障，用戶可自行排除，對專業光伏運維技術人員的依賴度較低，能夠保障光伏發電系統的可持續運行。分布式光伏發電系統投入使用后，具有可靠性高、維護簡單、運行穩定的優勢，能夠滿足綠色建筑對光伏發電系統的實際需要。

2 分布式光伏發電系統在綠色建筑中的應用

2.1 綠色建筑中分布式光伏發電系統的組成

應用在綠色建筑的分布式光伏發電系統是一套完整的系統，由若干部件組成。分布式光伏發電系統包含的設備為光伏電池組件、支架、直流或交流配電柜、并網逆變器等。在綠色建筑中架設分布式光伏發電系統時，裝設的系統容量應結合綠色建筑的實際可利用的建筑物屋頂或墻面確定。

（1） 光伏電池組件。分布式光伏系統中最為主要的是光伏電池組件，是分布式光伏系統光電能量轉化的樞紐。常見的光伏電池組件有單晶硅、多晶硅、非晶硅三種。其中晶體硅電池組件的轉換效率較高，理論極限效率可達29.43%，被廣泛地應用于大型地面電站和BAPV中。非晶硅電池組件的轉換效率較低，但非晶硅電池組件具有柔性化、色彩化等特點，也應用于一些BIPV中。晶硅電池因制造工藝不同又分為單晶硅電池組件和多晶硅電池組件，單晶硅電池組件光電轉換效率略高于多晶硅電池組件，但單晶硅的造價較高。為考慮建設成本和建筑美觀協調，當前綠色建筑分布式光伏系統建設中，BAPV項目多使用多晶硅電池組件，BIPV項目也采用非晶硅電池組件。

（2） 匯流系統。分布式光伏系統的匯流系統一般為直流匯流模塊。匯流系統的作用在于可將光伏電池組件中較小電流的電能匯聚后調整為與逆變器匹配數量的電流等級，與并網逆變器連接，較大容量的分布式光伏系統一般還會裝設匯流箱，匯流系統中一般均會裝設防逆流二極管，避免夜間光伏系統不發電時電能倒流。

（3） 并網逆變器。分布式光伏系統中光伏電池組件是將光輻射能直接轉換為直流電能，目前國家電網對于電能并網的最低要求為交流220 V/50 Hz，需要在分布式光伏系統中裝設逆變系統。逆變系統主要的裝置是并網逆變器，逆變器設備的作用為完成匯流系統中輸入的直流電能和并網要求的交流電的轉換。

（4） 其他設備。分布式光伏系統中還應裝設的配電系統、防雷與接地系統、保護系統等。其中配電系統與公共電網相連接，將綠色建筑分布式光伏系統產生的多余電力通過雙向電表輸送到公共電網中，經過公共電網的配送，實現電力的合理調配。防雷與接地系統的裝設保證了綠色建筑中分布式光伏系統不會因雷擊或漏電產生各類安全隱患。保護系統保證了分布式光伏系統各類過電流、短路等電路故障造成的系統停止運行。

2.2 分布式光伏系統的安裝方式

綠色建筑中應用的分布式光伏系統，在安裝方面應結合綠色建筑的建筑結構進行。常見的在綠色建筑中應用較為廣泛的分布式光伏系統安裝形式包括BIPV和BAPV兩種。

（1） BIPV系統。BIPV是新興的一種建筑方式，將分布式光伏系統代替原有的建筑材料融入綠色建筑，使綠色建筑具備分布式光伏系統的發電優勢，并兼具了建筑材料的建筑功能。BIPV一般表現形式為光伏幕墻、光伏采光頂、光伏屋頂等。光伏幕墻一般利用銅銦鎵硒薄膜電池組件 （CIGS）代替傳統玻璃分布于綠色建筑中，由于CIGS薄膜太陽能電池的弱光效應，非常適合在綠色建筑中應用。在實際應用中，可以根據需要制作成不同的透光率的電池組件，可以部分代替玻璃幕墻，將CIGS薄膜太陽能電池應用于綠色建筑外立面和屋頂，避免了現有玻璃幕墻的光污染問題，能夠替代建材，同時節能省電，已成為未來智慧城市利用光伏發電的主要方向。CIGS也可應用于綠色建筑的采光頂中，晶硅電池組件也可應用于綠色建筑的采光頂中，主要將晶體硅電池組件中電池片單片之間的間隔定制化制作，將晶體硅電池組件中TPT背板采用鋼化玻璃代替，晶體硅電池組件也兼具了發電與采光兩種功能。光伏采光頂在綠色建筑中應用案例較多，如大連國際會議中心、桂林海洋農業公園等。光伏采光頂的造型獨特，有吊頂式、葉片式、百葉窗式，賦予綠色建筑以美觀性和藝術性。

（2） BAPV系統。BAPV為安裝型太陽能光伏建筑，方式較為簡單，在綠色建筑的樓面屋面上加裝支架，在支架上安裝光伏組件，在室內裝設各類光伏系統設備，便可以完成分布式光伏系統的安裝。BAPV的安裝形式具有安裝簡單、使用穩定維護方便的優勢，是目前較為熱門的一種安裝形式。應用BAPV安裝形式時，應注意結合綠色建筑的特點進行，降低BAPV對綠色建筑的不利影響。①混凝土層面的安裝。現代的綠色建筑多為混凝土層面，在混凝土層面安裝時應注意安裝的光伏組件應不超過混凝土層面的承載力，防止光伏組件對混凝土層面造成破壞。安裝光伏組件時，應在下面墊射軟腳墊木板等，并做好相應的加固措施，減少因大風、雨雪天氣光伏組件對混凝土層面造成沖擊和破壞。②斜度較大的屋面。綠色建筑中為了美觀，會在樓頂建設斜度較大的屋面，斜度較大為分布式光伏設備的安裝制造了一些困難。施工人員安裝前應對斜度較大的屋面進行角度測量，確定傾斜角度，再結合當地的氣象參數計算光伏組件的安裝傾斜角后安裝。安裝時應當特別注意使用安裝支架將光伏設備固定在斜度較大的屋面上，防止風力、雷電造成的傷害。③彩鋼瓦屋面。彩鋼瓦是近年來興起的一種建筑材料，相較于混凝土建造的屋面，彩鋼瓦屋面具有安裝簡單、造價低的優勢在一些對屋面強度要求較低的建筑中得到了廣泛應用。鋼瓦屋面的承載力較低，安裝光伏設備時應進行平鋪安裝，盡量不加設支架，安裝密度也不宜過大，防止超過彩鋼瓦屋面承載力。BIPV和BAPV在綠色建筑內的應用，推動了分布式光伏系統在綠色建筑內的廣泛應用，發揮出分布式光伏系統的發電優勢，降低綠色建筑的能耗，使綠色建筑具備更強大的節能、環保等功能。

3 結語

隨著綠色建筑的快速發展，越來越多的分布式光伏系統在綠色建筑中得到應用，有力推動了綠色建筑的發展。分布式光伏系統在綠色建筑中的應用，主要體現在安裝方式、安裝形式、一體化的光伏系統組建等，能夠建立高效的、綠色的、節能的光伏系統。

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作者：陳浩龍 單位：甘肅工業職業技術學院