绿色金融支持我国东部地区BIPV建筑发展评价及耦合分析

以我国东部地区的10个省(市)为例,建立2017-2021年绿色金融和光伏建筑一体化(BIPV)发展的评价指标体系,并利用熵值法与耦合协调度模型开展实证分析。研究结果表明:从区域性发展差异上看,绿色金融发展和BIPV建筑发展水平较高的是上海市和北京市,相对落后的是河北省和海南省;从发展态势上看,绿色金融和BIPV建筑发展总体上呈上升趋势;从耦合特征上看,近年来我国东部地区绿色金融和BIPV建筑发展两系统之间的耦合度及耦合协调度均较高,且总体呈逐步增长的趋势。

从BIPV(光伏建筑一体化)到BIPVES(光伏储能建筑一体化)

[目的]随着光伏、储能、新型建材及装配式建筑产业的发展,将光伏组件与屋面、墙体、遮阳等构件进行一体化设计与制造的光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)技术开始延伸为光伏储能建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic and Energy Storge,BIPVES)技术。[方法]文章提出世界首个可充电水泥电池,将建筑墙体与光伏发电装置、储放电装置相融合;对设备和材料进行跨界创新,在玻璃表面打印高清晰度、高透光率花纹图案,制造高效光伏建材;研发预制式储能墙体,与各类钢结构装配式建筑体系进行结合,实现订制式生产、装配式施工,形成建筑构件与光伏、储能一体化的变革趋势。[结果]水泥基电池实现了建筑墙体具有光伏发电、储电以及供电等多种功能;新一代光伏建材可节省建筑外立面装饰材料的成本,降低建筑物碳排放;光伏和储能等可再生能源技术在建筑中的一体化集成,可取得最大化收益。[结论]新型光伏建材技术和水泥电池等新型储能技术具有发展前景,将可充电电池构件、光伏外墙板与装配式建筑墙体及预埋件进行组合集成并推广应用具有可行性。

基于文献计量学的BIPV系统节能研究进展与前沿分析

近年来,光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)应用得到了极速增长。BIPV是一种实用、创新和有前途的零碳排放建筑技术,以BIPV为核心的相关技术已成为新能源领域一个重要的研究方向。利用文献计量学的分析软件工具CiteSpace,对BIPV领域的有关文献进行可视化分析。通过对发文数量、国家、作者、研究机构、机构及作者合作关系、关键词聚类与突显等统计分析,探讨了该领域的研究热点和发展前沿。可得出结论:未来的研究热点是将从太阳能的能效方面进一步提升光伏建筑的性能,降低能耗。国内外在该领域的研究发展形势良好,研究方向主要集中于BIPV对于节能减排、清洁能源及PV-DSF(光伏双层幕墙)、PV-IGU(光伏中空玻璃)的能量性能等。

“双碳”背景下BIPV的应用与探索

“双碳”目标提出后,中国的绿色经济发展有了更加明确的方向。城镇化率不断增长的同时,中国的建筑业进入了鼎盛发展时期;但与此同时出现的建筑能耗问题也越来越严重,这种发展形式与“双碳”目标背道而驰。而光伏发电技术与建筑相结合成为解决这一问题的有效方式,光伏建筑一体化(BIPV)产业的发展是实现“双碳”目标的重要途径。针对当前BIPV产业的发展状况及发展优势进行了分析,并分析了影响BIPV建筑发电量的因素,然后从技术、法律法规、市场3个方面提出了优化举措。分析结果显示:光伏组件方位角及安装倾角、光伏组件表面灰尘及其安装方式是制约BIPV建筑发电量的主要因素,BIPV后续发展需要从技术方面进行改进以确保年发电量达到预期目标;BIPV产业应从技术、法律法规及市场3个方面进行改进和完善,有助于其更好的发展。该研究结果对BIPV理论研究和工程人员施工设计具有一定的参考价值。

BIPV模式在工业厂房屋顶的应用研究

中国大力推进分布式光伏发电的同时,存在许多工业厂房屋顶无法满足光伏发电系统安装条件的问题,这极大制约了光伏发电技术的推广。由于传统的光伏发电系统是直接附着在建筑物屋顶,即采用的是BAPV模式,这会导致因需增加建筑物的承载力而增加建设成本的情况出现,从而制约了分布式光伏发电的应用,而将光伏发电系统与建筑集成的光伏建筑一体化(BIPV)模式可有效解决此类问题。针对BIPV模式和BAPV模式对工业厂房钢结构的影响进行了研究,并根据实际案例对这两种模式下的光伏发电系统建设、维护成本进行了分析。研究结果表明:1)BIPV模式相较于BAPV模式可以减少工业厂房钢结构屋顶恒荷载,对于轻微超限的项目可以省去加固成本,对于超限明显的项目可以减少加固成本。2)在同等建设条件下,BIPV模式相较于BAPV模式可以减少屋顶建设成本;并且从中长期来看,相较于BAPV模式,BIPV模式平均1万m^(2)的厂房可以减少126万建设维护成本。

近零能耗目标引导下的夏热冬暖地区超高层公共建筑BIPV技术应用研究

夏热冬暖地区超高层大型公共建筑仅依靠屋顶光伏系统无法满足近零能耗建筑对可再生能源利用率指标要求。如何借助建筑立面空间资源应用BIPV技术,是提高建筑光伏系统产能达到近零能耗目标的关键。文章阐述了近零能耗建筑及BIPV技术的概念及发展现状。结合案例分析了BIPV技术在超高层近零能耗建筑中的应用思路。以期为夏热冬暖地区超高层近零能耗建筑提供满足安全、产能、美观的BIPV技术应用策略。

恶劣基建环境中BIPV光伏组件安装工艺的研究

面对泥泞地面和大型机械难以进入等复杂条件,恶劣的建设环境对BIPV(光伏建筑一体化)项目构成了巨大挑战。本文旨在探讨在这些特殊条件下的安装实施策略,研究了在恶劣地面条件下BIPV组件的安装过程,介绍了一种适用于泥泞和恶劣地面条件的光伏组件安装工具,总结了在恶劣建设环境下BIPV项目实施的项目实践,为在恶劣建设环境下进行BIPV项目建设提供参考和借鉴。

计及源荷不确定性的BIPV鲁棒优化调度

为提高光伏建筑一体化(BIPV)能源系统运行的经济性和鲁棒性,降低光伏出力和电热冷负荷的不确定性对BIPV能源系统经济稳定运行带来的不利影响,提出了一种预测—配置—调度一体化策略实现BIPV能源系统鲁棒优化调度。首先,通过多任务高斯过程(MTGP)综合考虑光伏出力和电、热、冷负荷间的相关性,得到精确的源荷预测结果及其概率信息,以此为基础建立基于MTGP的源荷不确定集。其次,针对建筑类型和负荷需求设计能源系统结构,以系统年投资成本和年运营成本最小化为目标函数建立经济最优容量配置模型并求解。最后,在确定源荷不确定集和设备容量配置的基础上建立BIPV能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,通过列与约束生成算法和KKT条件求解模型,得到系统经济最优调度方案。本研究采用美国亚利桑那州州立大学某教学楼电、热、冷负荷数据对所提优化策略进行验证,仿真试验结果表明:所提优化策略可以通过改变不确定集置信度灵活调整调度方案的保守性,在考虑分时电价机制下,储能设备充分发挥削峰填谷作用,降低了系统运营成本,与传统的确定性优化和采用盒式不确定集的鲁棒优化策略相比,调度方案的经济性和鲁棒性均有所提升。

BIM技术在BIPV领域中应用的研究现状

建筑信息模型(BIM)技术在光伏建筑一体化(BIPV)领域的应用,不仅优化了设计和建设流程,还推动了建筑行业的绿色转型。梳理了BIM技术在BIPV领域应用的相关文献,并阐述国内外相关研究的进展,对BIM技术在BIPV项目中的优势特征、发展现状、存在问题等进行较为详细的分析和归纳。最后,基于文献统计和研究现状,对BIM技术在BIPV领域应用的未来发展趋势进行了展望,旨在为BIM技术在BIPV领域的推广和应用提供参考和指导。

半透明光伏组件在BIPV中的优化应用研究

因半透明光伏组件能够同时实现光伏发电和保持透光性,其在现代绿色建筑中的应用潜力被广泛认可。采用数值模拟方法,基于半透明光伏组件在实际光伏建筑一体化(BIPV)项目中的适用性研究,进一步分析了其在满足建筑用能和采光质量条件下的优化应用。研究结果表明:优化设计对改善建筑室内光环境和提升节能降碳效益具有积极影响,并确认了合理优化采光分布的重要性。研究结果为半透明光伏组件在BIPV中的应用提供了实用的设计策略和实践参考。

不同MHP-BIPV/T系统的实验研究

以3种不同的MHP-BIPV/T系统为研究对象,研究了2023年1月5日3组系统的光电、光热和综合效率,结果表明:在室外平均温度为0.7℃的天气下,透光-吸热蓝膜MHP-BIPV/T系统、透光MHP-BIPV/T系统、满布微热管MHP-BIPV/T系统的平均电效率可达到13%、13.1%、10.6%,平均综合效率可达到43.9%、65.2%、80%,满布微热管的MHP-BIPV/T系统的综合性能好于透光-吸热蓝膜MHP-BIPV/T系统和透光MHP-BIPV/T系统;3种系统的平均温度均在17.9℃,可以满足基本供暖需求。

BIPV中光伏阵列朝向和倾角对性能影响理论研究

通过倾斜面上太阳辐照量计算模型和太阳电池组件电学模型,对广州地区的光伏建筑一体化(BIPV)并网发电系统中,光伏阵列的朝向和倾角对并网发电系统性能的影响进行了分析和研究。结果发现:在广州地区,当光伏阵列朝向正南19°倾角时,光伏并网发电系统中有最大的年产出电能,而当阵列朝向偏离正南时,对于一定偏离角和倾角的光伏阵列,其在偏东南时比西南时有更大的年产出电能;在广州地区,光伏阵列朝向对阵列产电的影响不是很明显,当光伏阵列偏离正南时,对不同方位角,通过选择合适的倾角,可以使光伏阵列的年产出电能下降很少。

BIPV对建筑墙体得热影响的研究

建立了光伏墙体一体化（ Ｐ Ｖ Ｗ Ａ Ｌ Ｌ）结构中的传热模型，重点模拟 Ｐ Ｖ Ｗ Ａ Ｌ Ｌ 的得热量，并与无 Ｐ Ｖ 阵列普通墙体的得热作比较。研究表明， Ｐ Ｖ Ｗ Ａ Ｌ Ｌ 不仅利用墙体发电，且可大大降低夏季墙体得热，从而降低空调冷负荷。

推广光伏建筑一体化(BIPV)的几个关键问题探析

随着光伏技术的进步与成熟,越来越多的光伏系统应用于各类建筑上。从光电转换的效率、储能装置的安装、光伏系统在各类建筑中的应用形式与发电用途等方面,分析了影响光伏建筑一体化(BIPV)效果的关键因素,并讨论了BIPV在推广时要注意的问题。

太阳能光伏建筑一体化(BIPV)系统发电效益评估研究

太阳能光伏建筑一体化(B IPV)应用是目前研究的热点,其中,太阳能辐射量是设计该系统的重要参数之一.基于已有的研究成果,建立了简易的太阳能光电板日辐射量的推算模型,并结合PVSYST软件实现了对系统发电量的计算,然后通过案例以斜面倾角分别为0°、15°、90°进行分析和验证.结果表明,推算的太阳能光电板日辐射量模拟值与实测数值吻合较好,可以为太阳能光伏建筑一体化(B IPV)系统发电效益的设计提供一定的参考.

阴影条件下BIPV发电系统功率损失分析

基于包含旁路二极管和防逆二极管的BIPV阵列,采用非线性电路理论中的作图法求解光伏阵列的I-V输出特性,并给出采用集中最大功率跟踪(CMPPT)控制和分散最大功率跟踪(DMPPT)控制的BIPV发电系统结构。通过对不同阴影条件下不同规模的光伏阵列进行仿真分析,揭示了CMPPT导致功率损失的原因;并用三维图和等高线图展示了功率损失的主要影响因素,为BIPV的设计安装提供一些借鉴;最后评估了CMPPT对功率损失的影响程度,结果表明:即使跟踪到全局最大功率点(MPP),CMPPT控制在阴影时仍可能引起高达20%峰值功率的损失。

BIPV系统斜面总辐照量计算及发电量估算

目前,用于光伏发电预测的物理模型中,斜面总辐照量参数的获取普遍采用通用斜面总辐照量公式,当用于含多安装角度的建筑集成光伏(BIPV)系统时,因其含有多参数、多级算式,导致计算过程繁琐,误差偏大。本文分析了不同地理位置最佳倾角、同一地理位置不同倾角、方位角对斜面辐照量的影响。在此基础上,提出了一种考虑BIPV系统各安装角度的系统斜面总辐照量计算方法,该方法较通用的斜面总辐照量公式简单、准确度高;讨论了该方法用于物理模型进行BIPV系统发电量估算的思路,通过工程试验数据对比,验证了本估算方法的优越性。

光伏建筑一体化(BIPV)并网电站的应用与发展

与建筑相结合的光伏并网电站是未来太阳能发展的重要方向之一,现在介绍国内外光伏建筑的现状以及未来的发展趋势,并对光伏建筑一体化的设计原则,光伏与建筑相结合的具体形式进行了阐述。

BIPV系统经济性分析

太阳能作为21世纪最具潜力的洁净能源之一,其相关产业在近几年里发展十分迅速。本文论证了在我国发展太阳能产业的可行性,描述了BIPV系统的结构和优越性,并且结合南京市光伏—建筑一体化系统的实例,通过对其发电效益以及动态平直供电成本的计算对该系统的经济性和环境效益进行了分析。计算结果表明,该实例虽然可以带来很好的环境效益,但是目前发电成本偏高。BIPV系统的普及有赖于太阳电池组件产品价格的降低和相关政策的支持。

BIPV并网发电系统技术及应用

推动光电建筑应用,尤其是光伏建筑一体化(BIPV)应用,已成为促进建筑节能的一项重要内容。以尚德太阳能电力有限公司1.7 kW非晶硅薄膜BIPV并网发电系统为例,介绍了BIPV并网发电系统的设计、构成及应用,讨论了光伏组件的阵列布局、并网逆变设计和数据采集监控的相关技术,并着重阐述了几种常见的最大功率点跟踪(MPPT)技术,比较了它们的优缺点。最后指出BIPV并网发电兼具经济和社会效益,必将拥有更加广阔的发展前景。