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      太陽能光伏發(fā)電與廠房的一體化設(shè)計

      2016-12-26 16:06:31胡飛龍
      中國綠色畫報 2016年7期
      關(guān)鍵詞:可再生能源光伏發(fā)電節(jié)能減排

      胡飛龍

      【摘要】:當今世界中,能源日趨緊張,各國的有關(guān)政府部門也逐漸認識到了可再生能源的重要性,所以在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中可再生能源的利用已經(jīng)占了很重要的地位。太陽能光伏發(fā)電是太陽能熱利用技術(shù)的延伸,它并不是一個新型的技術(shù),但是在大型的工程中應(yīng)用的還不夠廣泛。筆者首先從太陽能光伏發(fā)電的有關(guān)概述出發(fā),而后又對比了改革前后的太陽能光伏發(fā)電與廠房的一體化設(shè)計,最后舉例了寶鋼廠房屋頂光伏發(fā)電的應(yīng)用實踐,以供同行參考。

      【關(guān)鍵詞】:太陽能;光伏發(fā)電;廠房設(shè)計;可再生能源;節(jié)能減排

      【前言】:節(jié)約能源是我國一直以來的一項長遠的戰(zhàn)略方針,不過,現(xiàn)階段在我國的很多地區(qū)對廠房的利用過程中,還存在著很多浪費資源的現(xiàn)象。經(jīng)過相關(guān)的調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn),太陽能是可以加以利用的一種非傳統(tǒng)的天然熱源,經(jīng)過一定的方法后,可以將太陽能加以利用,且以運行費用低得到廠房使用者者的青睞。但是太陽能光伏發(fā)電也有其不足之處,如果受到日照以及雨雪等天氣的影響,其供暖的可靠性可能會因此下降。因此,在利用太陽能光伏發(fā)電的同時,也應(yīng)該再配有其他的熱源輔助,以防止意外的發(fā)生,從而達到節(jié)約能源的作用。

      1.太陽能光伏發(fā)電與廠房的一體化設(shè)計的有關(guān)概述

      所謂“一體化設(shè)計”是指在建筑規(guī)劃和設(shè)計之初,就將太陽能利用納入設(shè)計內(nèi)容之中,使之成為建筑物的一個有機組成部分,統(tǒng)一設(shè)計、精心施工和調(diào)試。近幾年,隨著太陽能電池技術(shù)的不不斷進步和成熟,利用太陽能這一可重復利用的清潔能源實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)成為節(jié)約能源與企業(yè)發(fā)展的一大趨勢。

      2.光伏發(fā)電與廠房一體化設(shè)計優(yōu)點

      2.1綠色能源。太陽能光伏建筑一體化產(chǎn)生的是綠色能源,是應(yīng)用太陽能發(fā)電,不會污染環(huán)境。太陽能是最清潔并且是免費的,開發(fā)利用過程中不會產(chǎn)生任何生態(tài)方面的副作用。它又是一種再生能源,取之不盡,用之不竭。

      2.2不占用土地。光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或外墻上,無需額外占用土地,這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要;夏天是用電高峰的季節(jié),也正好是日照量最大、光伏系統(tǒng)發(fā)電量最多的時期,對電網(wǎng)可以起到調(diào)峰作用。

      2.3太陽能光伏建筑一體技術(shù)采用并網(wǎng)光伏系統(tǒng),不需要配備蓄電池,既節(jié)省投資,又不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制,可以充分利用光伏系統(tǒng)所發(fā)出的電力。

      2.4 起到建筑節(jié)能作用。光伏陣列吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能,大大降低了室外綜合溫度,減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負荷,所以也可以起到建筑節(jié)能作用。因此,發(fā)展太陽能光伏建筑一體化,可以“節(jié)能減排”。

      3.結(jié)構(gòu)安全性與構(gòu)造設(shè)計要點

      光伏組件與建筑的結(jié)合,結(jié)構(gòu)安全性涉及三個方面:一是建筑本身的結(jié)構(gòu)安全,有的光伏發(fā)電板是安裝在建好的廠房屋頂上,原有廠房屋頂能否滿足荷載要求,如不能滿足結(jié)構(gòu)安全,需要采取相應(yīng)的加固措施。在以后的建筑設(shè)計中我們設(shè)計師可以提前考慮屋頂額外增加太陽能光伏板的荷載。二是組件本身的結(jié)構(gòu)安全,如建筑屋頂?shù)娘L荷載較地面大很多,普通的光伏組件的強度能否承受,受風變形時是否會影響到電池片的正常工作等。三是固定組件的連接方式的安全性。組件的安裝固定不是安裝空調(diào)式的簡單固定,而是需對連接件固定點進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計算,并充分考慮在使用期內(nèi)的多種最不利情況。建筑的使用壽命一般在50年以上,光伏組件的使用壽命也在20年以上,BIPV的結(jié)構(gòu)安全性問題不可小視。構(gòu)造設(shè)計是關(guān)系到光伏組件工作狀況與使用壽命的因素,普通組件的邊框構(gòu)造與固定方式相對單一。與建筑結(jié)合時,其工作環(huán)境與條件有變化,其構(gòu)造也需要與建筑相結(jié)合。

      4. 太陽能光伏發(fā)電與廠房的一體化設(shè)計的主要應(yīng)用形式(江蘇洋溢電器有限公司建筑面積4.4萬平方米)

      太陽能光伏建筑一體化的應(yīng)用形式有很多種,主要可以概括為下面集中:1、光伏屋頂系統(tǒng),2、光伏幕墻系統(tǒng),3、光伏采光頂系統(tǒng)。江蘇洋溢電器有限公司廠房主要采用光伏屋頂系統(tǒng)。

      江蘇洋溢電器有限公司位于江蘇省北部宿遷市,介于北緯33°8′—34°25′,東經(jīng)117°56′—119°10′之間,宿遷屬于暖溫帶季風氣候區(qū),年均氣溫14.2℃,年均降水量910毫米,年均日照總時數(shù)2291小時。光熱資源比較優(yōu)越,四季分明,氣候溫和,太陽總輻射量約為117千卡/平方厘米,全年日照數(shù)2271小時,無霜期較長。根據(jù)本地日照時間長,廠區(qū)屋頂面積比較大,屋頂面積為4.5萬平方米,我們建議甲方在廠區(qū)安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),在建筑設(shè)計的過程中考慮太陽能光伏板與廠房一體化設(shè)計,首先我們考慮的是廠房的規(guī)劃、屋面盡可能的南向布置,廠區(qū)少種植高干的喬木,減少陰影面。屋面采用壓型彩鋼板,方便光伏板的安裝。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,屋面荷載每平方增加20公斤,保證廠房在后期安裝光伏板后結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。廠區(qū)太陽能光伏板已經(jīng)安裝完畢并投入使用,基本能滿足廠區(qū)照明使用,有一部分并入國家電網(wǎng),為社會和企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。也帶動了本地區(qū)其它一些企業(yè)安裝太陽能光伏板的興趣。

      5. 結(jié)語

      在中國科學院第十五次院士大會報告中提出:“當前,要重點在科技發(fā)展上做出努力,爭取盡快取得突破性的進展。一定要大力發(fā)展資源開發(fā)利用科學技術(shù),積極發(fā)展可再生能源和新型、安全、清潔替代能源,形成可持續(xù)的能源資源體系,切實保障我國能源資源有效供給和高效利用,使我國能源資源產(chǎn)業(yè)具有國際競爭力”。由此可見,資源的有效利用與可持續(xù)發(fā)展以成為重中之重。而太陽能光伏發(fā)電比傳統(tǒng)的供熱方式更加清潔、靈活、自動化程度高,并且其運行費用也低,可以大大提高經(jīng)濟效益,這也將是今后新能源發(fā)展的一個趨勢。

      【參考文獻】:

      [ 1 ] 趙爭鳴, 劉建政, 孫曉瑛. 太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[ M ]. 北京:科學出版社, 2005.

      [ 2 ] 張思思, 董重成, 陳玲. 太陽能散熱器采暖與熱水供應(yīng)技術(shù)實驗研究[ J ]. 節(jié)能技術(shù), 2010, 02.

      [ 3 ] 張華, 吳宏宇, 李永. 太陽能與地源熱泵供應(yīng)生活熱水方案比較[ J ]. 節(jié)能技術(shù), 2011, 2.

      [ 4 ] 李智, 劉驥, 虞維平. 雙熱源型太陽能熱泵夏冬兩季節(jié)能運行分析[ J ]. 建筑節(jié)能, 2008, (03).

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