并网光伏发电系统结构示意图
（3）系统的选择：光伏系统设计按下表进行选择：2、系统内部结构：（1）光伏阵列:光伏阵列的选择应符合下列规定：a、光伏组件的类型、规格、数量、安装位置、安装方式和可安装场地面积应根据建筑设计及其电力负荷确定；b、根据光伏组件及安装面积确定光伏系统最大装机容量;c、根据并网逆变器的额定直流电压、最大功率跟踪控制范围、光伏组件的最大输出工作电压及其温度系统，确定光伏组件串的并联数（简称光伏组件串）。d、根据总装机容量及光伏组件串的容量确定光伏组件串并联数。（2）控制器：控制光伏电池最大功率点跟踪、控制逆变器并网电流的波形和功率，使向电网转送的功率与光伏阵列所发的最大功率电能相平衡。控制器一般由单片机或数字信号处理芯片作为核心器件构成。（3）并网光伏系统逆变器并网光伏系统逆变器的总额定容量应根据光伏系统装机容量确定。独立光伏系统逆变器的总额定容量应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质确定。并网逆变器的数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。并网逆变器的选择还应符合下列规定:a、并网逆变器应具备自动运行和停止功能、最大功率跟踪控制功能和防止孤岛效应功能；b、逆流型并网逆变器应具备自动电压调整功能；c、不带工频隔离变压器的并网逆变器应具备直流检测功能；d、无隔离变压器的并网逆变器应具备直流接地检测功能；f、并网逆变器应具有并网保护装置，并应与电力系统具备相同电压、相数、相位、频率及接线方式；g、并网逆变器应满足高效、节能、环保的要求。四、光伏和建筑结合的常见方式：1、“BAPV”(BuildingAttachedPhotovoltaic)，附着在建筑物上的太阳能光伏发电系统，也称为“安装型”太阳能光伏建筑。它的主要功能是发电，与建筑物功能不发生冲突，不破坏或削弱原有建筑物功能。2、“BIPV”(BuildingIntegratedPhotovoltaic)与建筑物同时设计、同时施工、同时安装并与建筑物完美结合的太阳能光伏发电系统,也成为“构件型”和“建材型”太阳能光伏建筑。它作为建筑物外部结构的一部分，与建筑物同时设计、同时施工和安装，既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑材料的功能，甚至还可以提升建筑物的美感，与建筑物形成完美的统一体。3、以上两种方式在建筑中的应用形式：4、建筑中常用的光伏构件类型和可安装的主要建筑部位：五、BAPV与BIPV两种方式在市场中的现状分析：1、BAPV在发展中的局限性：在目前较常见的BAPV光伏应用中，普遍是在建筑屋顶上直接安装附加的钢结构支架或者滑轨，并在之上安装光伏板进行发电。施工难度相对简单，安装成本也较低。目前国内分布式光伏系统的设计、采购、建设大多通过EPC招标的形式分包给工程建设企业或光伏企业，如中国电建、中国能建、特变电工等。根据全国公共资源交易平台公示数据，目前国内BAPVEPC项目工程报价普遍在3.50-4.50元/W。由于BAPV结构简单，便于已有建筑改造的特点，在建筑光伏发展初期获得了较快的发展，但在其推广过程中也逐渐暴露出了一系列的问题。首先是屋面荷载问题，由于原建筑最初设计的时候并没有考虑安装光伏组件，往往很多建筑的荷载不满足二次安装要求，需要对原有屋面进行再加固，或是加固困难，导致无法安装光伏组件；其次，在现有的屋面上安装光伏组件，会破坏原有建筑的防水层，在建完后需要对防水层进行修补，存在重复建设的浪费同时也给房屋的防水带来一定的隐患；同时，BAPV与建筑的整合度低，铺设后其附属组件如逆变器和接线盒等设施难以收容整理，常常暴露在外，不但影响建筑整体外观，也降低了BAPV的实际使用寿命。2、BIPV各主流材料性能对比：BIPV按材料可分为晶硅型和薄膜型。晶硅型BIPV使用的仍是传统的单晶硅或多晶硅光伏板，光伏组件是使用EVA或者PVB胶膜，在多层钢化玻璃中间封装的晶体硅电池片。随着光伏行业的发展，晶体硅类的转换效率不断提高，目前单晶硅的转换效率最高可达26%，普遍单晶组件的转化效率也可以达到18%；多晶硅的转换效率略低，平均在16%左右。主要应用于没有透光需求的光伏屋顶项目；而对于透光有要求的屋顶或建筑立面项目，需要使用薄膜型的碲化镉（CdTe）或铜铟镓硒（CIGS）电池。薄膜电池普遍具备更佳的弱光性和温度系数等优势，可在弱光等环境中广泛应用。上图为：单晶硅太阳能光伏电池构造碲化镉（CdTe）电池目前是一种可快速生产的传统硅基光伏技术的低成本替代品，是以SnO2或Cd2SnO4作为上电极、掺铜碳糊作为下电极，中间放置CdTe制成，具有相较c-Si电池更高的电子吸收率以及更理想的带隙宽度。目前在实验室报告的CdTe光伏电池最高效率为21.5%，而商业应用上的平均效率为14.7%。铜铟镓硒（CIGS）电池具有薄膜光伏技术中最高的能量转换效率，目前在玻璃基板上的平均转换率接近20%。其柔性、抗太阳辐射强度和高比功率特征使其成为目前行业内公认的最具工业化前景的薄膜发电技术。相较于晶硅电池，薄膜电池虽然理论转化率较低，但其实用性能更适配BIPV的应用场景。首先，薄膜电池在弱光照条件下的工作情况要比晶体硅电池好，相较于晶硅电池对光照强度的高要求，薄膜电池可以在黄昏等光照较弱的条件下保持良好的工作效率；其次，薄膜电池更高的温度系数能够在高温条件下保持工作性能。建筑光伏组件的实际工作温度常常会高于25℃的标准温度，而晶硅电池在高温下的转换效率衰减速率明显高于薄膜电池；此外，薄膜光伏电池还有其他多方面的优势，其透光效果能满足建筑尤其是立面的采光需求；可卷曲性适配建材外形，能够满足建筑对外观的美学需求。未来随着第二代太阳能电池应用的持续探讨，以及第三代DSSC、CZTS、PSC、OPV等新一代光伏电池技术的开发，薄膜光伏技术将在BIPV领域获得更多应用机会。3、BIPV发展现状：目前BIPV产品按表现形式来看可分为建材型和构件型两种形式。“建材型”BIPV一体化更加完善，将光伏电池完全融合进建材中，从外观上可能与传统建筑材料差别不大；而“构件型”BIPV偏向标准化产品，从外观上较易与传统建材区分。目前市场上的主流BIPV还是将光伏组件与建筑构件结合成整体构件，即“构件型”BIPV。主要以光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板等为主。一方面能够最高程度地保持组件发电效率、最大化电池有效发电面积在屋顶面积中占比，以达到最大化光伏发电屋顶性价比，另一方面标准化的构件也限制了其应用场景，目前主要应用于工商业厂房屋顶、防雨车棚等大面积屋顶，以及大型工商业建筑的外侧幕墙。我国年即在深圳园博园和北京天普工业园中建成了国内首批BIPV项目，之后的年，无锡尚德总部研发大楼玻璃幕墙BIPV示范项目落成，成为当时全球最大的单体BIPV示范项目，近十年来，BIPV在国内的应用逐渐推广开来，越来越多的BIPV项目开始落地并投入使用。4、BAPV与BIPV对比分析整体而言，相较于传统的BAPV，BIPV在安全性、观赏性、便捷性和后续维护都具备一定优势。从外观上讲，传统BAPV在屋面上后期安装支架和光伏电池板，屋面较凌乱，整体性较差。而BIPV不会影响建筑物的外观效果；从使用寿命上讲，BAPV寿命一般在20年-25年，而BIPV能达到50年甚至更长的使用寿命；从施工难度上讲，BAPV屋面需二期施工，施工周期长，而BIPV屋面施工难度小，安装速度快，工程进度有保障；从日后维护上讲，BAPV屋面在施工检修中多次踩踏，漏水隐患多，维修难度大，而BIPV屋面不造成二次施工踩踏破坏，且可随意拆卸、修葺，检修维护方便。六、光伏建筑成为发展前景能源转型下建筑光伏的减排功能被开发，政策打开广阔市场。全球范围内的能源结构转型是21世纪的重要议题，各国纷纷推出碳减排计划与政策。我国为实现“双碳”目标，开始积极推动包括建筑光伏在内的绿色产业发展。自“十四五”起，国家推出了包括“整县推进”在内的一系列分布式光伏建设政策，要求党政机关建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于50%；公共建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低40%；工商业厂房屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于30%；居民屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于20%。同时近十年来光伏组件价格的大幅下降减少了建筑光伏建设的成本，国家政策与市场价格的双重驱动下，建筑光伏市场前景可期。今后几年建筑光伏一体化将迎来爆发式增长，发展方向有以下4个方面：1、建筑光伏一体化产品技术将得到进一步的发展建筑光伏一体化不仅要具备传统的光伏发电功能，还需要实现建筑围护、建筑节能和建筑装饰等功能属性。建筑光伏一体化行业技术从最开始的粘胶式，到后来发展为利用W水槽以解决漏水问题，再到改变组件装置用以解决防火防水问题历经了三代重要变革。随着光伏建筑的大规模发展，只有抗风、抗震、防水、隔音、水密性、气密性，保温和遮阳性能强的产品才能越来越满足建筑建造的要求。此外，年到年，晶硅光伏组件价格下跌了62.6%，薄膜光伏组件下跌了60.7%。成本的降低，为技术的改进提供了进一步的发展，如提高光伏电池的效率、改进涂层、增强系统性能监测及优化安装系统等。2、“光储直柔”将得到大力推进建筑外表面是发展光伏的重要资源，柔性用电是充分利用风、光这些非化石可再生资源。建筑上应用直流配电，可获得显著改善系统性能，安全性显著提高，电源品质提高等优势。“光储直柔”技术已经多次在能源规划中被提到鼓励推广。年10月，《国务院关于印发年前碳达峰行动方案的通知》发布，明确要求提高建筑终端电气化水平，建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑。年1月4日，《智能光伏产业创新发展行动计划》发布，也提到提高建筑智能光伏应用水平。3、建筑光伏一体化建筑在应用场景上会更加丰富年中央经济工作会议首度将“做好碳达峰、碳中和”列入重点任务，拉开了从中央到地方一系列双碳政策出台的序幕。建筑光伏一体化建筑逐渐成为标志性建筑首选技术之一，比如年雄安中交未来科创城·未来源点项目、世界最大高铁站-雄安站等。雄安中交未来科创城·未来源点项目
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