摘要：隨著太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的大量推廣應(yīng)用，光伏與建筑相結(jié)合（BIPV）近年來得到了迅速的發(fā)展。本文介紹了光伏與建筑相結(jié)合的特點(diǎn)及其發(fā)展，提出了屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其計(jì)算方法，并對(duì)實(shí)例進(jìn)行了分析。指出光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合將成為光伏應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，也將為越來越多的建筑師所接受并投入實(shí)際使用。作為龐大的建筑產(chǎn)業(yè)與潛力巨大的光伏發(fā)電結(jié)合點(diǎn)的（BIPV），有著十分廣闊的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：（BIPV）；并網(wǎng)系統(tǒng)；光伏方陣
隨著人們對(duì)環(huán)境污染和化石燃料儲(chǔ)量逐漸枯竭的日益重視，大力開發(fā)利用可再生能源，逐漸改變能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在能源供應(yīng)方面必須實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。已成為人們的共識(shí)。有人提出“21 世紀(jì)建筑”的特點(diǎn)之一是“建筑物產(chǎn)生能量”，在可再生能源迅速發(fā)展的今天，這個(gè)觀念已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
近年來，太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的規(guī)模及范圍正在迅速擴(kuò)大，其中與建筑行業(yè)相結(jié)合已成為當(dāng)前的熱門領(lǐng)域，隨著太陽電池價(jià)格的不斷下降和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合必將成為光伏應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一。
1．光伏與建筑相結(jié)合（BIPV）的形式
1.1 光伏系統(tǒng)與建筑相結(jié)合
將一般的光伏方陣安裝在建筑物的屋頂或陽臺(tái)上，可以配備蓄電池獨(dú)立供電，也可以通過逆變控制器輸出端與公共電網(wǎng)并聯(lián)，共同向建筑物供電，這是光伏系統(tǒng)與建筑相結(jié)合的初級(jí)形式。
1.2 光伏器件與建筑相結(jié)合
光伏組件與建筑材料融為一體，采用特殊的材料和工藝手段，將光伏組件做成屋頂、外墻、窗戶等形狀，可以直接作為建筑材料使用，既能發(fā)電，又可作為建材，一舉兩得，能夠進(jìn)一步降低發(fā)電成本[1]。
2 光伏與建筑相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)
光伏與建筑相結(jié)合應(yīng)用時(shí)，通常采用并網(wǎng)發(fā)電的方式，這類系統(tǒng)與獨(dú)立光伏系統(tǒng)相比，有其突出的優(yōu)點(diǎn)。
2.1 電能互補(bǔ)
光伏方陣在有日照時(shí)所發(fā)出的電能，供給建筑物內(nèi)負(fù)載使用，如有多余，可反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或晚間，則由電網(wǎng)向負(fù)載供電。因此系統(tǒng)不必配備儲(chǔ)能裝置，這樣，可以降低系統(tǒng)造價(jià)，也免除了維護(hù)和更換蓄電池的麻煩，同時(shí)還增加了供電的可靠性。
2.2 充分利用電能
在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，可以隨時(shí)向電網(wǎng)存取電能，不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制，所以在設(shè)計(jì)太陽電池方陣傾角時(shí)，可以取全年能接收到太陽輻照量所對(duì)應(yīng)的角度。以限度地發(fā)揮太陽電池方陣的發(fā)電能力。
2.3 就地供電
光伏方陣一般可以安裝在閑置的屋頂或陽臺(tái)上，不必占用寶貴的土地資源，也不影響人們的日常生活。同時(shí)可以就地供電，不需要另外架設(shè)輸電線路，避免了長(zhǎng)距離輸配電所造成的線路損耗。這種分散供電的模式具有很多優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展后，最終將改變目前單一的集中供電模式。
2.4 調(diào)峰作用
由于天熱時(shí)空調(diào)、制冷等設(shè)備利用率高，耗電量大，因此每年夏天都是用電高峰期。同時(shí)夏天的太陽輻射強(qiáng)度大，太陽電池方陣所發(fā)的電能也多。正好可以起到調(diào)峰作用]。
3．光伏與建筑相結(jié)合的發(fā)展簡(jiǎn)史
由于光伏與建筑相結(jié)合有著巨大的市場(chǎng)潛力，各國(guó)很早就開始了研究開發(fā)。早在1979 年，美國(guó)太陽聯(lián)合設(shè)計(jì)公司（SDA）在能源部的支持下，研制出了面積為0.9m×1.8m 的大型光伏組件，建造了戶用屋頂光伏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。并于1980 年在MIT 建造了有名的“Carlisle House”，屋頂安裝了7.5kw 光伏方陣，并結(jié)合被動(dòng)太陽房及太陽能集熱器，除了供電外，還提供熱水和制冷。
20 多年前日本三洋電氣公司研制出了瓦片形狀的非晶硅太陽電池組件，每一塊能輸出2.7 瓦，但由于價(jià)格太貴，性能也不太穩(wěn)定，而未能大量推廣。后來各國(guó)經(jīng)過不斷的開發(fā)改進(jìn)，陸續(xù)推出了多種形式的（BIPV）產(chǎn)品，到1997 年就已經(jīng)安裝了數(shù)兆瓦。特別是美國(guó)和歐盟先后實(shí)施了“百萬屋頂”計(jì)劃，日本計(jì)劃到2010 年光伏系統(tǒng)的裝機(jī)容量要達(dá)到5GW[2]，這些都極大地推動(dòng)了光伏與建筑相結(jié)合技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在世界上規(guī)模的是德國(guó)慕尼黑展覽中心的屋頂光伏系統(tǒng)，第一期安裝的光伏系統(tǒng)容量為1 MW[3]，后來又增加了一倍，達(dá)到了2MW。
4．光伏與建筑相結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1 組件的要求
與一般的平板式光伏組件不同，（BIPV）組件既然兼有發(fā)電和建材的功能，就必須滿足建材性能的要求，如：隔熱、絕緣、抗風(fēng)、防雨、透光、美觀，還要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，不易破損，便于施工安裝及運(yùn)輸?shù)?。為了滿足建筑工程的需要，已經(jīng)研制出了多種顏色的太陽電池組件，以供建筑師選擇，使得建筑物色彩與周圍環(huán)境更加和諧協(xié)調(diào)。根據(jù)建筑工程的需要，已經(jīng)生產(chǎn)出多種滿足屋頂瓦、外墻、窗戶等性能要求的太陽電池組件。其外形不單有標(biāo)準(zhǔn)的矩形，還有三角形、菱形、梯形、甚至是不規(guī)則形狀。也可以根據(jù)要求，制作成組件周圍是無邊框的，或者是透光的，接線盒可以不安裝在背面而在側(cè)面。
4.2 容量的確定
對(duì)于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由于不受到蓄電池容量的限制，并且有公共電網(wǎng)作為后盾，確定光伏方陣容量時(shí)，不必像獨(dú)立光伏系統(tǒng)那樣一定要經(jīng)過嚴(yán)格的優(yōu)化設(shè)計(jì)，只要根據(jù)負(fù)載的要求和投資情況經(jīng)過適當(dāng)計(jì)算就可決定[4]。對(duì)于一般家庭使用，通常太陽電池方陣容量的范圍為1~5 千瓦。
4.3 方陣傾角
在獨(dú)立光伏系統(tǒng)中，光伏方陣要盡量朝向赤道傾斜安裝，與水平面之間的傾角要經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，以達(dá)到光伏方陣輸出的極大性和均衡性[5]。而在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，只要考慮光伏方陣輸出的極大性即可。然而在實(shí)際應(yīng)用中，往往因?yàn)橐挠诮ㄖ锿庑蔚男枰疥嚳赡軙?huì)有各種朝向，傾角也可能從0~900 都有，這就需要光伏和建筑設(shè)計(jì)師共同協(xié)商，兼顧的雙方的需要，妥善解決。
4 .4 計(jì)量電表
家庭使用的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，光伏方陣所發(fā)出的電能，主要供給用戶負(fù)載使用，多余部分輸入電網(wǎng)，用戶負(fù)載所消耗的電能，也是由光伏方陣和公共電網(wǎng)共同供應(yīng)。原則上可以用一塊電表來進(jìn)行計(jì)量，電網(wǎng)供電時(shí)電表正轉(zhuǎn)，光伏方陣向電網(wǎng)饋電時(shí)電表反轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于各國(guó)政府對(duì)于開發(fā)利用新能源大多實(shí)行優(yōu)惠政策，目前太陽能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)要遠(yuǎn)大于用戶的用電電價(jià)，常常用兩塊電表來分別計(jì)量，所以有“買入”電表和“賣出”電表的區(qū)別。
4.5 逆變和控制器
太陽電池方陣所發(fā)出的是低壓直流電，要與電網(wǎng)連接，必須變換成220 伏、380 伏甚至更高電壓的交流電，而且對(duì)于電能質(zhì)量如：電壓、波動(dòng)、頻率、諧波和功率因素等參數(shù)都有嚴(yán)格的要求。為了保證電網(wǎng)、設(shè)備和人生安全，還必須配備并網(wǎng)檢測(cè)保護(hù)裝置，如對(duì)于處理：過/欠電壓、過/欠頻率、電網(wǎng)失電（防孤島效應(yīng)）、恢復(fù)并網(wǎng)、直流隔離、防雷和接地、短路保護(hù)、斷路開關(guān)、功率方向保護(hù)等都有明確的規(guī)定。所以逆變和控制器是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。
5．實(shí)例分析
我們?cè)谏虾Ｊ休非f工業(yè)園“生態(tài)建筑辦公樣板樓”的屋頂上安裝了一套5 千瓦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。示意圖如下
5.1 光伏方陣
根據(jù)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)情況，將光伏方陣分為5 個(gè)子方陣，每個(gè)子方陣由12 塊85 瓦的單晶硅太陽電池組件串聯(lián)而成，然后將5 個(gè)子方陣輸出端并聯(lián)?？偣β蕿?100 瓦，工作電壓210 伏。
按照上海地區(qū)的長(zhǎng)期氣象統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行計(jì)算，得到上海地區(qū)全年接收太陽輻射量所對(duì)應(yīng)的傾角為220，而屋頂斜面的坡度為200，只要把上端抬高7.5 厘米即可。同時(shí)還要考慮子方陣與屋面之間要留有一定空隙，以便通風(fēng)降溫。
5.2 逆變控制柜
光伏方陣輸出的是210 伏直流電，通過逆變器變換成220 伏交流電，波形為50 周正弦波。供給辦公樓內(nèi)用電，同時(shí)與電網(wǎng)并聯(lián)。有多余電能時(shí)可以輸入電網(wǎng)，控制器具有必要的并網(wǎng)安全及保護(hù)功能。
5.3 數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)
為了進(jìn)行分析研究，配備了一定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以記錄和顯示方陣的工作電壓、電流和功率，輸出的交流電壓及功率，以及累計(jì)發(fā)電量等參數(shù)。
此外還有開關(guān)箱等多種附件。
5.4 光伏系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)算
并網(wǎng)光伏系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)算較為簡(jiǎn)單，各月發(fā)電量為
其中：Q 為當(dāng)月發(fā)電量，N 是當(dāng)月天數(shù)，H 為該月太陽平均輻照量，P 是光伏方陣功率，η1為方陣到逆變控制器的輸出效率，包括組件失配損失、線路損耗、灰塵覆蓋、溫升等損失，η2 為逆變控制器的效率。
將上海地區(qū)的太陽輻射資料代入。
由此得出全年發(fā)電量為5263.2 kwh，平均每天可以發(fā)電14.4 kwh。
6. 結(jié)束語
據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在建筑物消耗的能量大約占總能耗的一半以上，美國(guó)提出的目標(biāo)是新建的建筑物要減少能源消耗50%，并逐步對(duì)現(xiàn)有的1500 萬座建筑物進(jìn)行改造，使其減少能耗30%。其中重要的措施之一就是推廣光伏與建筑相結(jié)合的屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。
當(dāng)然，光伏發(fā)電和建筑原來是完全互不相關(guān)的兩個(gè)不同的領(lǐng)域，要將兩者結(jié)合在一起，還有很多問題需要解決。但是隨著科技的進(jìn)步，（BIPV）新產(chǎn)品還將不斷涌現(xiàn)，光伏系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，將促使其價(jià)格進(jìn)一步下降，光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合將成為光伏應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，也將為越來越多的建筑師所接受并實(shí)際使用。作為龐大的建筑產(chǎn)業(yè)與潛力巨大的光伏發(fā)電結(jié)合點(diǎn)的（BIPV），是光伏系統(tǒng)的應(yīng)用由偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)入城市的重要標(biāo)志，有著十分廣闊的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：（BIPV）；并網(wǎng)系統(tǒng)；光伏方陣
隨著人們對(duì)環(huán)境污染和化石燃料儲(chǔ)量逐漸枯竭的日益重視，大力開發(fā)利用可再生能源，逐漸改變能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在能源供應(yīng)方面必須實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。已成為人們的共識(shí)。有人提出“21 世紀(jì)建筑”的特點(diǎn)之一是“建筑物產(chǎn)生能量”，在可再生能源迅速發(fā)展的今天，這個(gè)觀念已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
近年來，太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的規(guī)模及范圍正在迅速擴(kuò)大，其中與建筑行業(yè)相結(jié)合已成為當(dāng)前的熱門領(lǐng)域，隨著太陽電池價(jià)格的不斷下降和制造技術(shù)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合必將成為光伏應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一。
1．光伏與建筑相結(jié)合（BIPV）的形式
1.1 光伏系統(tǒng)與建筑相結(jié)合
將一般的光伏方陣安裝在建筑物的屋頂或陽臺(tái)上，可以配備蓄電池獨(dú)立供電，也可以通過逆變控制器輸出端與公共電網(wǎng)并聯(lián)，共同向建筑物供電，這是光伏系統(tǒng)與建筑相結(jié)合的初級(jí)形式。
1.2 光伏器件與建筑相結(jié)合
光伏組件與建筑材料融為一體，采用特殊的材料和工藝手段，將光伏組件做成屋頂、外墻、窗戶等形狀，可以直接作為建筑材料使用，既能發(fā)電，又可作為建材，一舉兩得，能夠進(jìn)一步降低發(fā)電成本[1]。
2 光伏與建筑相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)
光伏與建筑相結(jié)合應(yīng)用時(shí)，通常采用并網(wǎng)發(fā)電的方式，這類系統(tǒng)與獨(dú)立光伏系統(tǒng)相比，有其突出的優(yōu)點(diǎn)。
2.1 電能互補(bǔ)
光伏方陣在有日照時(shí)所發(fā)出的電能，供給建筑物內(nèi)負(fù)載使用，如有多余，可反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或晚間，則由電網(wǎng)向負(fù)載供電。因此系統(tǒng)不必配備儲(chǔ)能裝置，這樣，可以降低系統(tǒng)造價(jià)，也免除了維護(hù)和更換蓄電池的麻煩，同時(shí)還增加了供電的可靠性。
2.2 充分利用電能
在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，可以隨時(shí)向電網(wǎng)存取電能，不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制，所以在設(shè)計(jì)太陽電池方陣傾角時(shí)，可以取全年能接收到太陽輻照量所對(duì)應(yīng)的角度。以限度地發(fā)揮太陽電池方陣的發(fā)電能力。
2.3 就地供電
光伏方陣一般可以安裝在閑置的屋頂或陽臺(tái)上，不必占用寶貴的土地資源，也不影響人們的日常生活。同時(shí)可以就地供電，不需要另外架設(shè)輸電線路，避免了長(zhǎng)距離輸配電所造成的線路損耗。這種分散供電的模式具有很多優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展后，最終將改變目前單一的集中供電模式。
2.4 調(diào)峰作用
由于天熱時(shí)空調(diào)、制冷等設(shè)備利用率高，耗電量大，因此每年夏天都是用電高峰期。同時(shí)夏天的太陽輻射強(qiáng)度大，太陽電池方陣所發(fā)的電能也多。正好可以起到調(diào)峰作用]。
3．光伏與建筑相結(jié)合的發(fā)展簡(jiǎn)史
由于光伏與建筑相結(jié)合有著巨大的市場(chǎng)潛力，各國(guó)很早就開始了研究開發(fā)。早在1979 年，美國(guó)太陽聯(lián)合設(shè)計(jì)公司（SDA）在能源部的支持下，研制出了面積為0.9m×1.8m 的大型光伏組件，建造了戶用屋頂光伏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。并于1980 年在MIT 建造了有名的“Carlisle House”，屋頂安裝了7.5kw 光伏方陣，并結(jié)合被動(dòng)太陽房及太陽能集熱器，除了供電外，還提供熱水和制冷。
20 多年前日本三洋電氣公司研制出了瓦片形狀的非晶硅太陽電池組件，每一塊能輸出2.7 瓦，但由于價(jià)格太貴，性能也不太穩(wěn)定，而未能大量推廣。后來各國(guó)經(jīng)過不斷的開發(fā)改進(jìn)，陸續(xù)推出了多種形式的（BIPV）產(chǎn)品，到1997 年就已經(jīng)安裝了數(shù)兆瓦。特別是美國(guó)和歐盟先后實(shí)施了“百萬屋頂”計(jì)劃，日本計(jì)劃到2010 年光伏系統(tǒng)的裝機(jī)容量要達(dá)到5GW[2]，這些都極大地推動(dòng)了光伏與建筑相結(jié)合技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在世界上規(guī)模的是德國(guó)慕尼黑展覽中心的屋頂光伏系統(tǒng)，第一期安裝的光伏系統(tǒng)容量為1 MW[3]，后來又增加了一倍，達(dá)到了2MW。
4．光伏與建筑相結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1 組件的要求
與一般的平板式光伏組件不同，（BIPV）組件既然兼有發(fā)電和建材的功能，就必須滿足建材性能的要求，如：隔熱、絕緣、抗風(fēng)、防雨、透光、美觀，還要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，不易破損，便于施工安裝及運(yùn)輸?shù)?。為了滿足建筑工程的需要，已經(jīng)研制出了多種顏色的太陽電池組件，以供建筑師選擇，使得建筑物色彩與周圍環(huán)境更加和諧協(xié)調(diào)。根據(jù)建筑工程的需要，已經(jīng)生產(chǎn)出多種滿足屋頂瓦、外墻、窗戶等性能要求的太陽電池組件。其外形不單有標(biāo)準(zhǔn)的矩形，還有三角形、菱形、梯形、甚至是不規(guī)則形狀。也可以根據(jù)要求，制作成組件周圍是無邊框的，或者是透光的，接線盒可以不安裝在背面而在側(cè)面。
4.2 容量的確定
對(duì)于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由于不受到蓄電池容量的限制，并且有公共電網(wǎng)作為后盾，確定光伏方陣容量時(shí)，不必像獨(dú)立光伏系統(tǒng)那樣一定要經(jīng)過嚴(yán)格的優(yōu)化設(shè)計(jì)，只要根據(jù)負(fù)載的要求和投資情況經(jīng)過適當(dāng)計(jì)算就可決定[4]。對(duì)于一般家庭使用，通常太陽電池方陣容量的范圍為1~5 千瓦。
4.3 方陣傾角
在獨(dú)立光伏系統(tǒng)中，光伏方陣要盡量朝向赤道傾斜安裝，與水平面之間的傾角要經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，以達(dá)到光伏方陣輸出的極大性和均衡性[5]。而在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，只要考慮光伏方陣輸出的極大性即可。然而在實(shí)際應(yīng)用中，往往因?yàn)橐挠诮ㄖ锿庑蔚男枰疥嚳赡軙?huì)有各種朝向，傾角也可能從0~900 都有，這就需要光伏和建筑設(shè)計(jì)師共同協(xié)商，兼顧的雙方的需要，妥善解決。
4 .4 計(jì)量電表
家庭使用的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，光伏方陣所發(fā)出的電能，主要供給用戶負(fù)載使用，多余部分輸入電網(wǎng)，用戶負(fù)載所消耗的電能，也是由光伏方陣和公共電網(wǎng)共同供應(yīng)。原則上可以用一塊電表來進(jìn)行計(jì)量，電網(wǎng)供電時(shí)電表正轉(zhuǎn)，光伏方陣向電網(wǎng)饋電時(shí)電表反轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于各國(guó)政府對(duì)于開發(fā)利用新能源大多實(shí)行優(yōu)惠政策，目前太陽能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)要遠(yuǎn)大于用戶的用電電價(jià)，常常用兩塊電表來分別計(jì)量，所以有“買入”電表和“賣出”電表的區(qū)別。
4.5 逆變和控制器
太陽電池方陣所發(fā)出的是低壓直流電，要與電網(wǎng)連接，必須變換成220 伏、380 伏甚至更高電壓的交流電，而且對(duì)于電能質(zhì)量如：電壓、波動(dòng)、頻率、諧波和功率因素等參數(shù)都有嚴(yán)格的要求。為了保證電網(wǎng)、設(shè)備和人生安全，還必須配備并網(wǎng)檢測(cè)保護(hù)裝置，如對(duì)于處理：過/欠電壓、過/欠頻率、電網(wǎng)失電（防孤島效應(yīng)）、恢復(fù)并網(wǎng)、直流隔離、防雷和接地、短路保護(hù)、斷路開關(guān)、功率方向保護(hù)等都有明確的規(guī)定。所以逆變和控制器是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。
5．實(shí)例分析
我們?cè)谏虾Ｊ休非f工業(yè)園“生態(tài)建筑辦公樣板樓”的屋頂上安裝了一套5 千瓦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。示意圖如下
5.1 光伏方陣
根據(jù)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)情況，將光伏方陣分為5 個(gè)子方陣，每個(gè)子方陣由12 塊85 瓦的單晶硅太陽電池組件串聯(lián)而成，然后將5 個(gè)子方陣輸出端并聯(lián)?？偣β蕿?100 瓦，工作電壓210 伏。
按照上海地區(qū)的長(zhǎng)期氣象統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行計(jì)算，得到上海地區(qū)全年接收太陽輻射量所對(duì)應(yīng)的傾角為220，而屋頂斜面的坡度為200，只要把上端抬高7.5 厘米即可。同時(shí)還要考慮子方陣與屋面之間要留有一定空隙，以便通風(fēng)降溫。
5.2 逆變控制柜
光伏方陣輸出的是210 伏直流電，通過逆變器變換成220 伏交流電，波形為50 周正弦波。供給辦公樓內(nèi)用電，同時(shí)與電網(wǎng)并聯(lián)。有多余電能時(shí)可以輸入電網(wǎng)，控制器具有必要的并網(wǎng)安全及保護(hù)功能。
5.3 數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)
為了進(jìn)行分析研究，配備了一定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以記錄和顯示方陣的工作電壓、電流和功率，輸出的交流電壓及功率，以及累計(jì)發(fā)電量等參數(shù)。
此外還有開關(guān)箱等多種附件。
5.4 光伏系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)算
并網(wǎng)光伏系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)算較為簡(jiǎn)單，各月發(fā)電量為
其中：Q 為當(dāng)月發(fā)電量，N 是當(dāng)月天數(shù)，H 為該月太陽平均輻照量，P 是光伏方陣功率，η1為方陣到逆變控制器的輸出效率，包括組件失配損失、線路損耗、灰塵覆蓋、溫升等損失，η2 為逆變控制器的效率。
將上海地區(qū)的太陽輻射資料代入。
由此得出全年發(fā)電量為5263.2 kwh，平均每天可以發(fā)電14.4 kwh。
6. 結(jié)束語
據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在建筑物消耗的能量大約占總能耗的一半以上，美國(guó)提出的目標(biāo)是新建的建筑物要減少能源消耗50%，并逐步對(duì)現(xiàn)有的1500 萬座建筑物進(jìn)行改造，使其減少能耗30%。其中重要的措施之一就是推廣光伏與建筑相結(jié)合的屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。
當(dāng)然，光伏發(fā)電和建筑原來是完全互不相關(guān)的兩個(gè)不同的領(lǐng)域，要將兩者結(jié)合在一起，還有很多問題需要解決。但是隨著科技的進(jìn)步，（BIPV）新產(chǎn)品還將不斷涌現(xiàn)，光伏系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，將促使其價(jià)格進(jìn)一步下降，光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合將成為光伏應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，也將為越來越多的建筑師所接受并實(shí)際使用。作為龐大的建筑產(chǎn)業(yè)與潛力巨大的光伏發(fā)電結(jié)合點(diǎn)的（BIPV），是光伏系統(tǒng)的應(yīng)用由偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)入城市的重要標(biāo)志，有著十分廣闊的發(fā)展前景。