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摘要：近年来，光伏建筑一体化技术在我国已经取得较大进步，成为建筑节能领域一项重大的技术突破。目前，光伏建筑一体化同行业间的市场竞争愈发激烈，电力企业需要不断改进生产工艺，减少相关的质量问题，以提高组件的成品率，文章将探究光伏建筑一体化存在的问题和解决办法，促进我国光伏建筑一体化技术的发展。
关键词：光伏建筑；一体化；设计
0 引言
太阳能是一种绿色可再生能源，也是人类生活、社会发展最理想的能源之一。太阳能具有无污染、无噪音以及安全环保等特征，既是未来最具有发展潜力的新型能源，也是未来全球能源结构的主流方向之一。长期以来，我国一直致力于开发和利用太阳能，将太阳能应用到整个建筑领域之中，从而降低建筑耗能。建筑耗能是我国三大耗能之一，90%以上的建筑都属于高能耗建筑，加之我国人口基数较大，人均能源占有量远低于世界水平。虽然经济发展比较快，但是能源消耗的速度以及用量更多。
1 光伏建筑一体化相关概述
1.1 建筑用光伏组件技术的发展
在国家相关政策的支持下，光伏发电系统与建筑结合应用呈现出良好的发展态势，光伏组件也朝着建材化和构件化的方向发展。国内许多光伏产品生产企业也推出了与建筑结合的光伏产品，即建筑用光伏组件，生产建筑用晶体硅光伏组件的企业有隆基、上迈和英利嘉盛等，这些生产企业开发了基于晶体硅光伏组件技术的屋顶光伏构件，实现了光伏组件与建筑屋面及外墙的结合；CIGS薄膜光伏组件的生产企业有凯盛和汉能等；CdTe薄膜光伏组件的生产企业有中山瑞科、龙焱和中建材成都等，这些生产企业都推出了适用于建筑屋面、外墙的光伏组件，可以根据建筑外墙的需要展现不同的颜色和图案，且光伏组件的透光性可调，可以满足室内的采光需求。
1.2 太阳能电池组件
太阳能光伏发电根据“光生伏特效应”，进一步将太阳能转化成为电能，太阳能电池的雏形最早出现在美国贝尔实验室单晶硅太阳能的报道中，早期的太阳能主要应用于航空航天领域。太阳能电池经过迭代升级已经研发出晶硅电池、砷化镓电池、铜铟镓硒薄膜电池、碲化镉薄膜电池、染料敏化电池、钙钛矿电池等。晶硅电池主要受益于半导体产业的发展，目前是我国市场上的主流产品。碲化镉薄膜电池开始陆续小规模的进行生产，为建筑电池组件在种类和数量方面提供了较多的选择。应用建筑类光伏电池组件时，无特殊限定，可根据电池的特点及建筑物的实际情况，进一步设计光伏电池组件的形状、颜色、透明程度、接线盒的安装等，以满足建筑的实际需求。
2 光伏建筑一体化设计
2.1 光伏组件温度效应的解决办法
光伏组件的散热技术可分为主动式、被动式，主动式散热系统可采用的流体包括空气、水、制冷剂等。由于水的比热和导热系数较高，可冷却光伏电池板，试验表明采用喷洒光伏板面、正背面水冷、水浸冷却的等方式，使光伏电池板的工作温度降低22-30℃，光电转换效率提升10.3%-14.1%。目前主流的光伏组件为光电光热一体化，其产品类型可分为热管水冷式、吸热板芯式，降低了光伏电池板工作时的温度，运用工作时产生的热量，保障建筑温度的稳定性。被动式散热无须输入额外能量，相较主动冷却效率较低、速率较慢。被动式散热结构简单、质量轻便、更换成本较低，由于高层建筑上部空气流速较快、流速方向单一，使用被动式散热可提升换热效率。通过改变电池组设计、增加涂层、与热管相结合等方式提高光伏电池组的输出功率，降低热斑效应。应注意由于我国南北温差较大，在选用散热方式时应考虑当地的气候条件及城市布局，以太阳辐射量、温度及风速等数据为基础，以经济、环保政策及建筑样式等数据为条件，选择最优的散热方式，为光伏建筑一体化提供可行性的解决方案。
2.2 防火安全
由于光伏发电系统的直流电压较高，其应用于建筑时会存在高压直流电弧等火灾风险。但通过采用多个微型逆变器的设计，有效降低了光伏发电系统高压直流电弧隐患。由于光伏组件用eVA胶膜属于快速易燃物，在高温下会释放含烃类的气体，因此，采用eVA胶膜的光伏组件在建筑中的适用性还有待研究。有研究表明，光伏组件的安装倾角对火灾的蔓延速度存在影响，光伏组件的安装倾角越小，火灾发生时蔓延速度越快且火灾后果越严重。美国太阳能规范和标准委员会实验研究了屋顶平行架空安装光伏阵列对屋面防火等级的影响。在燃烧实验中，由于架空层的“烟囱效应”，火焰蔓延速度不满足建筑防火等级的要求。架空安装时，光伏组件与屋面间的安装间距及光伏组件边缘与屋面边缘的距离也会对火灾的蔓延速度和火灾严重性产生影响。
2.3 并网和接入
要结合项目建设条件、容量规模、考虑发电系统造价，进行多因素综合评估，进行合理经济性分析后，确定安全可靠的方案。ＢＩＰＶ光伏系统一般应采用自发自用余电上网方式接入用户侧电网，光伏并网应符合就近分散接入，就地平衡消纳设计原则。根据项目条件，选择单点集中并网或多点分散并网方式。并网点的选择和电网条件、负载和线路损耗等因素有关。电网条件主要指建筑配电系统接受光伏系统的能力，及电网线路连接的可行性、合理性。
2.4 实现主动式和被动式太阳能建筑
绿色建筑中，太阳能建筑采暖主要分为主动式、被动式这两种。前者是利用专门的集热设备获取、储存、利用太阳能，将热媒以热量的形式通过供暖设备供应到建筑内的每一户上，实现资源的合理分配。然而，由于太阳能还无法实现持续性采集与转换，还需要使用辅助系统来保证太阳能采暖的连续性与稳定性，正是因为主动式太阳能建筑采暖其设计建设过于复杂，技术要求较高，才会出现投入成本大且维护费用高等情况。在此背景下，可以提倡被动式太阳能建筑，在不使用其他辅助能源的情况下，建造过程中合理布置好建筑方位以及建筑构件，改变自身构造从而避免追加常规能源来调节室内气温，其集热方式以及运行维护费用、造价等都能满足人们的心理预期，节能效果也最为显著。因此，为促进绿色建筑发展，太阳能在建筑中的应用，应以被动式太阳能建筑为主，主动式太阳能建筑采暖为辅，有效使用高效隔热材料、储能材料等，合理储存照射进建筑内部的太阳能，提高太阳能技术推广的可行性。
2.5 电缆
光伏系统中光伏组件串联、组串与逆变器连接，都是采用直流电缆，必须满足防潮、耐寒、耐热等要求。电缆安装过程中，电缆经常弯折、拉伸，更加速了电缆的老化，增加了维修成本，直接影响了光伏系统的使用寿命。所以ＢＩＰＶ光伏系统布线时必须采用光伏专用电缆，满足相关行业标准。
3 结语
本文通过对与建筑集成的光伏发电技术及光电建筑集成技术的应用发展现状、国内外光电建筑相关标准及应用案例进行研究分析，得出以下结论：1）当前光伏发电的发展已较为成熟，但建筑用光伏组件/光伏发电系统的发展尚处于起步阶段，应针对建筑的使用需求进一步开展研究，以满足光电建筑的发展需求。2）现有光电建筑相关标准侧重于建筑用光伏组件/光伏发电系统等产品，光电建筑工程的相关标准较少；同时，关于防火性能的评定及验收尚未出台具体的规定，成为阻碍光电建筑发展的重要原因。
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