建筑物用光伏集成系统在中国应用的前景

分析比较了中国内地部分城市及香港的太阳能资源。太阳电池与建筑物相结合光伏发电系统 ,市场潜力巨大 。

基于光伏集成变换器的发电系统工作机理研究

对于光伏阵列部分阴影问题,提出由光伏组件和与其并联的双向反激变换器组成的光伏组件集成变换器(PVMIC),并由PVMIC组成新型光伏发电系统。针对PVMIC的睡眠、馈能、旁路二极管、DC module4种工作模式进行分析,深入研究了各种工作模式的运行条件,使得新型光伏发电系统可以根据运行条件选择不同的工作模式,保证系统始终工作在最优状态,所以该系统即使在阴影条件下也具有较高的系统转换效率和更大的光伏阵列输出功率。通过仿真和实验验证了其解决阴影问题的可行性。

薄膜光伏与建筑集成化研究进展

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,能否获得无污染的能源成为当今社会关注的焦点之一。然而,建筑作为能源消耗的主力军,其行业现状难以满足可持续发展要求。将太阳能这种清洁的可再生能源应用于建筑无疑是解决能源短缺的一种重要途径。建筑光伏集成(BIPV)系统作为城市地区最有潜力的太阳能收集技术之一,不仅可以用来发电,而且还有可替代墙体、日间照明以及减少房间冷热负荷等应用。相比晶硅等其他太阳能电池,薄膜太阳能电池具有生产成本低、原材料消耗少、弱光性能优良等诸多优点,易于实现光伏建筑一体化。通过介绍BIPV的种类、形式、实例及应用过程中每个阶段的问题来探究未来光伏市场的发展。介绍了薄膜光伏建筑一体化的应用现状及前景展望,并对以后应用方向提供了相关建议。

直流模块式建筑集成光伏系统的拓扑研究

在建筑集成光伏(building integrated photovoltaic,BIPV)系统中,光伏组件作为具有发电能力的表面建筑材料,通常有不同的安装方向和角度,且易受到周围建筑物等形成的局部阴影影响,而采用常规的集中式、串式和多串式技术的电气结构由于系统最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)以光伏组件串或阵列为单位,难于获得高的能量变换效率,甚至可能形成热斑,导致光伏组件的不可逆损坏。为了解决上述问题,该文提出了一种直流模块式BIPV,该系统以将光伏组件、具有MPPT功能的高增益DC-DC变换器和表面建筑材料集成为一体的光伏直流建筑模块为核心,降低了系统成本,且每个光伏组件具有独立的MPPT,增强了系统抗阴影能力。论述了光伏直流建筑模块其拓扑设计的原则,比较分析了一族候选拓扑的性能,选择了一种适合的有源箝位型电流馈入的半桥变换拓扑做为光伏直流建筑模块中的集成DC-DC变换器,构建了直流模块式系统的实验原型,验证了系统的可行性。

直流模块式建筑集成光伏系统的协调控制

直流模块式建筑集成光伏(building integrated photo-voltaic,BIPV)系统由大量并联于直流母线的光伏直流建筑模块和集中逆变模块构成,具有能量转化效率高、可扩展性和可维护性好等优势,适合于建筑集成应用。然而在直流模块式BIPV系统中,每个光伏直流建筑模块的输出能量随着光照、温度等因素变化,具有较强的随机性,同时大量光伏直流建筑模块的并联进一步增加了系统内部能量流的复杂性,因此需要协调控制系统中大量的光伏直流建筑模块和集中逆变模块,保证系统能量平衡和稳定运行。该文首先分析了直流模块式BIPV系统协调控制的原理,提出一种基于直流母线电压恒定的协调控制策略;建立适用于系统协调控制器分析和设计的精确动态模型,给出一种系统协调控制器的设计方法;并通过实验验证了所提出的协调控制策略的有效性。

建筑集成光伏系统的常见结构及其设计要素

太光伏发电技术是新能源发电技术的重要组成部分。建筑集成光伏(BI PV,Building Integrated Photovoltaic)技术作为光伏发电技术的一种应用形式,有其得天独厚的优势。BIPV系统在结构上可以分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统,系统设计过程中存在一些有别于一般光伏发电系统的设计要素。BIPV系统是未来光伏发电应用的主要发展方向之一,有很大的研究价值。

适用于建筑集成光伏系统的高增益DC-DC变换器拓扑研究

建筑集成光伏(Building Integrated Photovoltaic,简称BIPV)技术,是光伏发电技术的重要发展方向之一。其能量变换拓扑正逐渐向模块式结构发展,这对DC-DC变换器提出了新的要求。本文在分析了现有光伏发电能量变换拓扑结构的基础上,讨论了常见DC-DC变换拓扑的适用性,并给出了建议。

基于Boost/Buck的直流集成光伏模块串联系统

针对光伏模块在各模块功率不均衡条件下,直流集成光伏模块串联系统最大功率跟踪失衡、系统母线电流受限等问题,提出了一种基于Boost/Buck电路的直流集成光伏模块串联系统,通过对该Boost/Buck电路工作机理和参数对系统性能影响的研究,引入了基于载波重叠的调制方式控制电路的开关管通断,并通过合理设计载波重叠区域,使该系统变换器可根据光伏模块输入侧的不同工况,在Boost、Buck以及Boost/Buck三种工作模式之间自动切换。研究结果表明,该变换器能够实现系统宽范围的最大功率跟踪,并且即使在各模块功率严重失衡的情况下,也能使各模块跟踪到自身的最大功率点,使得各串联光伏模块之间互不影响。

分布式光伏发电集成系统设计及优化建议

对分布式光伏发电集成系统的光伏方阵布置以及系统低压侧系统配置系统设计项目进行了介绍,分别从设计优化和施工优化2个方面提出了分布式光伏发电集成系统的优化建议,为我国分布式光伏发电集成系统的设计及优化提供了理论依据。

银川地区建筑光伏屋面构造技术优化设计研究

为了减少或消除分布式光伏屋面构造处理不当导致的功能隐患,以银川地区建筑屋面为对象,分别研究了平、坡屋面光伏集成构造设计,提出目前适宜推广并网系统,且所确定的总装机容量不宜过大,光伏板面积不宜超出屋面合理布置区间的原则,得出了平屋面光伏基础的优化构造设计及无基础式组合支架空间结构体系布置方案和瓦屋面嵌入式光伏构造的优化设计创新形式,为光伏与建筑一体化工程技术设计提供了参考。

分布式光伏发电集成系统设计及优化建议

随着太阳能这种清洁能源逐渐得到广泛的应用,光伏发电技术也逐渐得到重视和改进,目前在我国电力市场占据越来越重要的地位。东部地区人口和用电场所设施较为密集,为了缓解土地紧张与减少光伏发电集成系统的占地面积,多采用分布式的安装方法,文章着重探讨为了不影响系统的正常运行减少因长距离的接入而导致的损耗问题,结合当前分布式光伏发电集成系统存在的问题进行分析,提出在工程设计中可优化的建议。

浅析光伏--采光集成屋面的应用及发展

屋面采光是大空间建筑获取天然采光照明的常用方式。将光伏与采光构件集成为光伏-采光屋面是未来太阳能建筑一体化的发展方向。本文介绍了典型材料光伏玻璃和光伏电池-乙烯四氟乙烯(PV-ETFE)气枕系统的应用与研究进展,梳理了光伏-采光集成屋面应用现状和发展前景。

建筑光伏并网发电系统的发电量预测初探

为改善含高密度、多接入点建筑光伏并网发电系统的电网运行特性,从能量管理和区域电网的运行调度两方面分析了建筑光伏并网发电系统的发电量预测需求,探讨了区域建筑光伏发电量预测的关键技术,分析指出原理预报法建模困难。得出如下结论:采用神经网络法、支持向量机方法等人工智能方法是光伏发电量预测模型的主要发展方向;数值模式太阳能辐射预报的预测精度和空间尺度离电网调度运行的要求还有相当距离。最后初步设计了建筑光伏的发电量预测系统,提出采用综合多个点的太阳能辐射预报结果进行区域太阳能辐射预报。

建筑光伏系统工程设计要点研究

以实际建筑光伏工程建设经验为基础,通过归纳和分析,总结得出了建筑光伏系统工程设计的若干要点。

基于三维光线投射算法的全车太阳辐照度的细致分析

车载集成光伏可有效减少汽车对化石燃料的依赖,有助于减少二氧化碳的排放,是推动可持续交通发展的一项重要措施。为了评估汽车全车的太阳能资源以及优化车上集成光伏系统的设计,该文分析了全车的辐照度,并计算出汽车的全年累计辐射。基于其三角网格面模型,依据Kasten晴空模型计算得到静态车辆特定时刻和位置的水平面辐射,利用三维空间中的光线投射算法分析倾斜面上的直射辐射,结合Perez模型计算其散射辐射,获得每个三角形网格上的总辐射,得出全车的辐照度分布;并计算分析了车辆在不同地区、不同行驶情况下所受到的辐射能量情况,以便为车载高效光伏系统的精细设计提供参考依据。结果表明:汽车各部分所受辐照度差异较大,引擎盖、车顶、前后挡风玻璃、左右侧车身以及车窗各部分的全年累计辐射差别为15.8%~42.5%;全年汽车全车的平均辐射能量约为水平面的75%,且在汽车处于不同朝向时的辐射能量差异不超过5%。

不同倾角对BIPV系统斜面总辐照量的影响分析

通用斜面总辐照量公式被广泛应用于光伏发电预测物理模型中。对于多安装角度的建筑集成光伏(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)系统,通用斜面总辐照量公式由于没有考虑倾角因素的影响,存在预测精度低、计算复杂等问题。通过对典型BIPV系统不同倾角对斜面总辐照量影响的分析,提出一种基于多项式拟合的BIPV系统斜面总辐照量计算方法,并利用贝叶斯信息准则(Bayesian Information Criterion,BIC)确定最优多项式阶次。该方法相对于通用计算公式具有原理简单、计算便捷、准确度高的优势,并且对不同倾角具有较强的适应性。将该方法应用于BIPV系统发电量预测试验,验证了该方法相对于通用斜面总辐照量公式的优越性。

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。

铜铟镓硒光伏建筑安全性研究

通过分析光伏建筑一体化中光伏幕墙集成系统的组成,针对CIGS光伏组件对光伏幕墙结构系统、光伏幕墙电气系统和光伏幕墙消防系统3个方面的安全性能和风险进行了研究。

建筑自适应表皮概念解析与研究进展

作为一种应对多变环境与资源短缺问题的解决办法,自适应表皮为城市与建筑可持续性提供了新的机会。在城市更新与“双碳”背景下,通过对自适应表皮概念演变的梳理,明确了其概念内涵;基于增量思维视角,总结了自适应表皮的3种总体特性;结合不同维度,阐释了3种不同划分类型;从4个方面归纳了当代自适应表皮设计的发展脉络,指出整合动态遮阳、光伏集成与农业集成等构成要素的自适应表皮是兼具环境需求与成本控制的有效设计途径之一;最后结合不同地域气候与建筑类型的应用适宜性,给出了不同地区代表性城市的自适应表皮构成要素的建议。