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光伏篇之—光伏建筑一体化(中)

  4 观点呈现

  光伏建筑一体化示范工程的可行性

  光伏建筑一体化顶部PV组件,单晶硅PV转化率为20%,薄膜PV转化率为12%,化合物半导体多结PV转化率为41%。单晶硅PV、薄膜PV价格较低,化合物半导体多结PV价格较高。从近期和中期来看,单晶硅PV、薄膜PV是顶部PV组件的重要材料。从长期来看,随着科技进步及价格下跌,化合物半导体多结PV将成为主要的顶部PV组件材料。

  光伏建筑一体化侧部PV组件。目前,染料敏化太阳能电池(DSSC)模组的尺寸为125×125mm ,上下两面均采用玻璃材料,若干块模组可构成一个PV组件,可与建筑物采用的玻璃幕墙结合为一个整体,是侧部PV组件最理想的选择。

  光伏建筑一体化能量储存系统包括钠硫电池储能系统、锂离子电池储能模块、超级电容器储能系统。钠硫电池储能系统,储能容量88kwh,额定功率100kw,工作温度300℃—350℃,集成方式是20组5kw模块并联,监控策略是电池管理系统、PSC、后台自动监控。锂离子电池储能模块,储能容量1200kwh,可并联或串联,可快速充电和高功率输出,拥有10年以上的使用寿命。超级电容器储能系统,超级电容器+电池,可以快速充电和放电,高容量,低重量,可进行数百万此充放电。从价格、性能和安全性来看,超级电容器储能系统、锂离子电池储能模块、钠硫电池储能系统依次递减。超级电容器储能系统价格虽然高昂,但性能和安全性最好。

  目前,光伏建筑一体化能源控制系统、照明系统等技术相对成熟,LED灯已进入市场,已在较大范围内应用,需要根据示范工程系统特性进行专门设计。上海硅酸盐研究所嘉定园区科研综合楼是具有典型代表性的示范建筑。2012年年中到2013年年终,该建筑进行了建筑物结构建造工程;2013年年中到2014年年底,开展了建筑物外墙装饰工程和内部装饰工程。建筑物建设工程与该示范项目实施能够很好地衔接。

  5 观点呈现

  研究发展光伏建筑一体化的基本考量

  中国科学院上海硅酸盐研究所(SICCAS)为什么要发展光伏建筑一体化?因为要实现从“概念、材料、模组、部件系统到应用示范”的全过程;可以极大提升中国科学院上海硅酸盐研究所与国际顶级企业合作的能力、技术集成的能力、组织实施大型工程的能力,在新能源RD&E(全球同步研发和工程)上实现新跨越。

  目前,国内没有光伏建筑一体化的示范工程,城市中太阳能利用还停留在设想和口号之上。中国科学院上海硅酸盐研究所有着长期与国际顶级企业合作的基础;有着相关材料与部件(如SSB)的研发基础;已与建筑相关企业建立了初步的合作关系;将在嘉定园区建造新的科研综合楼,为示范工程提供了条件。发展光伏建筑一体化必须解决的问题分为内部和外部两部分。

  内部必须解决的问题是染料敏化太阳能电池(DSSC)模组的批量制造能力必须达到400块/月,成品率和稳定性实现大幅提高;染料敏化太阳能电池大模组实现半自动/自动化制造;开展SSB和模组研究,大幅提高单电池使用寿命、模组的稳定性和安全性;筹集5000+万人民币的资金。

  外部必须解决的问题是需要与玻璃幕墙制造和工程承包企业建立紧密合作关系;需要与电力电气设计企业建立紧密合作关系,共同开展示范工程总体设计和分系统设计;示范项目需要得到(嘉定/上海)电力公司的许可和支持;示范项目需要得到地方政府、国家有关部委和院部机关的经费支持。

 
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