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引言

在环境污染日益严重，

能源危机不断逼近的今天，

如何能够

充分高效的利用清洁可再生能源成为了人们热议的话题。而太

阳能作为一种免费的，

取之不尽、

用之不竭的能源而受到极大的

关注，

必将成为未来的主要能源之一。光伏建筑一体化技术，

是

应用太阳能发电的一种新概念。在建筑用能已占全国总能耗

30%~40%

的今天，

利用光伏建筑一体化技术为建筑提供清洁能

源必将具有广阔的发展前景。教学建筑作为量大面广的公共建

筑，

在应用光伏建筑一体化技术方面尤其独特的优势，

并且得到

了国家政策支持，

根据国务院

《关于印发节能减排综合性工作方

案的通知》

，

在

《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办

法》

中明确提出优先支持学校、

医院、

政府机关等公共建筑应用

光电项目。

1

光伏建筑一体化技术简介

1.1

分类

光伏建筑一体化就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的

围护结构外表面来提供电力。

1.1.1

根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，

光伏建筑一

体化可分为两大类：

①

BAPV

，

即光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方

阵附着于建筑物的表面，

建筑物仅作为载体起到支撑作用。

②

BIPV

，

即光伏方阵与建筑的集成。这种方式是将光伏方

阵作为一种建筑材料来使用，

光伏方阵成为建筑物的不可分割

的组成部分。

1.1.2

根据电力运行方式的不同可分为两大类：

①独立运行。独立运行系统又分为直流负载独立系统和交

流负载独立系统。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为

储能装置，

主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，

整个系

统造价高。

②并网运行。在有公共电网的地区，

光伏发电系统与电网

连接并网运行，

省去蓄电池，

不仅可以大幅度降低造价，

而且具

有更高的发电效率和更好的环保性能。

1.2

组成

一套基本的太阳能发电系统是由太阳能电池方阵、

电源转

换、

控制系统、

储能系统构成。

①太阳能电池方阵，

是将太阳辐射能直接转换成电能的设施。

②电源转换包括逆变器和蓄电池两个部分。逆变器是将直

流电转换成交流电的必不可少的设备，

由于太阳能电池是直流电

源，

当负载是交流负载时，

逆变器就发挥了其至关重要的作用。

③控制系统，

主要为太阳能充放电控制器，

是用于太阳能发

电系统中，

对整个系统实施过程控制的设备。

④储能系统，

主要为蓄电池组，

是将太阳能光伏方阵发出直

流电贮藏起来，

供负载使用。

1.3

优势

①绿色能源。应用太阳能发电不会污染环境，

开发利用过

程中不会产生任何生态方面的副作用。同时它又是一种可再生

能源。

②不占用土地。光伏组件可以有效的利用建筑维护结构表

面，

不需额外占用土地或增建其他设施。

③调节室内物理环境。由于光伏方阵安装在屋顶和墙壁等

外围护结构上，

吸收太阳能，

转化为电能，

大大降低了室外综合

温度，

减少了墙体得热和室内空调冷负荷，

既节省了能源，

又利

于保证室内的空气品质。

2

教学类建筑的使用特点

2.1

数量及分布特点

教学类建筑包括中小学教学楼，

大中专院校教学，

教辅，

实

验等教学用房。由于我国实行九年制义务教育，

且我国人口众

多，

因此教学建筑在全国的分布非常广泛，

且数量众多。

2.2

使用时间特点

我国的各级教学机构基本实行双休日及寒暑假制度，

一年

中有三个月的集中放假时间，

且有

50~52

个双休日。大部分教

学建筑的使用时间为早七点到晚二十三点之间，

中小学校则更

短些，

一般为早七点到晚十九点，

其他时间基本无能耗的要求。

2.3

结构特点

教学类建筑一般多为

90~120

平方米的大空间，

并且要求比

较高的采光条件，

多数教学类建筑会采用空间更为灵活的框架

结构。框架结构的墙体部分相对来说更加灵活自由。

2.4

环境特点

通常教学类建筑会有比较宽阔的校园环境作为其外部空

间，

一般教学楼都能够做到四面临空，

且长边间距大于

25

米。

综合以上的教学类建筑的特点，

可以看到在教学建筑中应用

光伏建筑一体化技术，

有其特有的优势，

是具有广阔发展前景的。

3

在教学类建筑中应用光伏建筑一体化技术的策略研究

3.1

太阳能资源分布分析

我国幅员辽阔，

太阳能资源较为丰富，

但也存在着分布不均

的情况，

从表

1

可以看到，

从接受太阳能辐射量的大小方面考虑，

我国大致可以分为五个区，

以一类地区年辐射总量最大，

五类地

区年辐射总量最小。总体看来我国大部分地区的太阳能资源较

为的丰富，

适宜于应用光伏建筑一体化技术作为解决建筑能耗

的主要手段。少数太阳能资源略微匮乏的地区也可将光伏建筑

一体化技术作为一项辅助手段解决部分能耗的来源问题。

3.2

根据建筑所在地区采用不同技术

建筑所处地区若是太阳能资源丰沛的偏远的山区或农村，

在利用光伏建筑一体化技术时，

首先应采用离网光电蓄电系统

（

如图

1

所示

）

。该系统是一种常见的太阳能发电应用方式，

由光

伏组件，

控制器，

蓄电池组和逆变器组成，

系统简单，

适应性广。