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摘要：光伏建筑一体化(BIPV)是一种通过在建筑物表面的光伏组件发电的形式，近年来在我国得到了一定的应用。本文介绍了光伏建筑一体化的构成原理、特点、技术发展等以及推广以来凸显的一些问题，并对其未来发展进行了展望。
关键字：光伏发电；光伏建筑一体化(BIPV)；光伏组件；智能电网
中图分类号：U665文献标识码： A
1.引言
光伏建筑一体化（BIPV，Building Integrated Photovoltaic），即将太阳能光伏电池板铺设在建筑物的外表面，使辐射的太阳能通过变换装置转换为电能，为建筑物及近端负荷提供电能，它是开发应用太阳能发电的一种重要形式。1954年，世界上第一块实用的光伏电池问世，人类展开了应用太阳能的新纪元。1978年，波斯顿一栋高层建筑上建成了美国历史上第一个光伏并网系统。随着国家对发展分布式发电、智能电网和新能源的逐步重视，近年来光伏建筑一体化在我国得到了一定的应用并处于推广阶段。
2.BIPV的基本原理与特点
典型的一个光伏建筑一体化系统如图1所示，该系统为一户用屋顶光伏系统，太阳能光伏阵列铺设在屋顶，其发出的直流电通过初级DC-DC变换器升压并进行最大动率点跟踪，然后经过逆变装置转化为与电网同频同相的交流电并网。其发出的电能大多被建筑内负荷的用电设备消耗，多余的电能注入电网，而在光伏发电出力较小情况下，建筑内负荷可从电网取电。据《上网电价法》，一般对光伏发电的上网收购价和民用电进行单独定价，因此安装了两套电能计量装置，一套用于计量光伏发电总量，另一套计量建筑内负荷的用电量。从优化电源结构配置、提高供电可靠性、提倡节能环保、增加建筑美观程度等方面，光伏建筑一体化（BIPV）都具有优点，具体而言：
（1）利用光伏发电可以减少二氧化碳和二氧化硫的排放，有助于构建低碳、节能、环保的供用电系统；
（2）光伏组件在建筑物表面，不占用地面空间，这对于人口密集、土地资源昂贵的城市建筑尤为重要；
（3）由于光针电池与建筑材料高度集成，减少了建设和安装成本，不仅降低了建筑物整体造价，而且增加了建筑的艺术魅力；
（4）光伏建筑一体化（BIPV）主要为近端负荷(多数情况下为建筑内部的用电设备)供电，减轻了负荷对电网的依赖，可以降低供电线路上的输电损耗，增加供电可靠性；
（5）光伏发电在夏季和白天出力较多，对于工厂、办公建筑光伏系统，可以利用这一特性起到削峰的作用，缓解高峰用电需求；
（6）建筑表面的光伏电池吸收太阳能并转换为电能，减少了墙体或屋面得热，有助于降低建筑室内空调装置的热负荷，起到隔热作用；
（7）光伏发电系统既有直流部分，又有交流部分，有利于结合直流变换技术直接接入目前正在兴起的直流微网，为直流负荷直接供电，从而减少变换环节，提高效率。
3.BIPV的技术发展
早期的建筑光伏系统中，光伏阵列通常是通过固定的支架安装在建筑物的顶部或墙面，仅仅起发电的作用。后来光伏电池与建筑的集成概念越来越深，太阳能电池除了发电以外，还能起到建筑构材和建筑美观的作用。1991年，德国慕尼黑的一次建筑业界的展会上，旭格公司推出了“光电幕墙”，此后，将太阳能光伏阵列作为建筑构体与建筑艺术的空间构体相结合，德国、日本、美国、西班牙等国家已经建成了大量的光伏建筑一体化系统工程。我国开展建筑光伏一体化于本世纪初期，2004年建设的深圳园博园和北京天普工业园是我国光伏建筑一体化的开篇之作，此后若干BIPV项目开工建设并投入使用，目前我国已经是光伏组件第一生产大国。
经过三十年左右的发展，BIPV技术不断深化和进步，与建筑集成化的程度越來越高，光伏电池也由早期的单晶硅、多晶硅，发展到现代的薄膜电池、以及与钢化玻璃集成的光伏阵列。总的来说，光伏建筑一体化（BIPV）技术的发展经历了三个阶段：
（1）第一代BIPV技术。光伏阵列依靠额外的支撑和固定装置安装在建筑物表面，不需要占用额外的土地，但是与建筑本体的集成度低。
（2）第二代BIPV技术。光伏组件与墙、瓦等建筑表面材料合为一体，既作为光电转换单元发电，又起着建筑表面构成材料的作用。这一集成技术一方面降低了建筑和电站成本，另一方面还能美化建筑外观。但是由于建筑表面复杂，各个阵列输出电能互不相同，需要大量的电力电子变换装置和串并联连线来满足供电要求，电气接线复杂，可靠性不够高，维护成本大。
（3）第三代BIPV技术。第三代BIPV技术是智能电网技术的主要组成部分，它通过将光伏电池、建筑材料和电能变换装置等配套系统的有机结合，首先构建高度集成的新型光伏建筑材料，再以此为基本发电单元，辅以先进的数据管理和通信技术，构建建筑集成的光伏发电系统。电能变换装置被集成到光伏阵列与建筑表面材料中，使其具备抗阴影能力和较强的参数匹配能力，系统电气连接简单，具备智能电网要求的即插即用特性。
从光伏建筑一体化（BIPV）的发展历史来看，BIPV技术涉及材料学、建筑学和电力电子学三个领域的内容。在材料学领域，BIPV技术研究的主要问题为高性能、低成本的适合建筑集成的光伏电池材料及其生产工艺；在建筑学领域，BIPV技术的研究内容包括集成了光伏组件和部分配套系统的新型光伏建筑材料以及集成了光伏发电系统的新型建筑的美学及工程设计问题等；在电力电子学领域，BIPV技术研究的核心问题为系统的能量变换和控制技术。而逆变器作为BIPV发电系统中能量变换的核心设备，对系统的转换效率和可靠性具有举足轻重的地位。因此，需要给光伏组件配置相应的电力控制设备(如最大功率追踪器)，根据光伏组件的运行状况输出最大的能量和高品质的电能。
4.BIPV的主要形式
目前光伏建筑一体化应用比较多的是拥有大面积屋顶的建筑，例如会展中心、交通枢纽、大型的商业中心等。事实上，随着太阳能电池的成本降低，技术的进步和幕墙的结合，光伏建筑一体化还可以应用在公寓、办公、酒店、道路广场等方面。BIPV的应用已经从早期的屋顶扩展到墙面、并且产生了光伏遮阳板、采光板、电子树等多种形式：
4.1.1光伏屋顶或墙体(Photovoltaic proof or façade)。
这是一种最常见的光伏建筑一体化形式，一般是在建筑物建造完成后在其表面加装光伏发电系统。光伏电池的安装主要考虑承受的风向应力，并结合当地的地理位置信息确定安装朝向。常见的光伏屋顶电站就属于这种形式，它对于光伏电池没有特殊的要求，使用普通光伏电池即可。
由中国华电新能源投建的上海华电都市型工业园光伏项目1.2MW光伏电站是这种形式的典型应用。整套工程将太阳能面板铺设在工业园区内邻近的30个建筑屋顶。电站采用集中并网的模式，建有专门的逆变机房，由6台55kW的逆变器并联组成一台330kW的逆变器，4台这样的330kW逆变器组成1.2MW变换装置，一共并联了24台逆变器，再共用一台变压器并入10kV工业配电网。
4.1.2光伏采光屋顶(Roof-integrated photovoltaic)。
这是一种光伏电池与建筑材料高度集成的应用形式，光伏电池安装在建筑物的顶部，不仅需要起到光电转换的作用，还要兼顾建筑物的采光性能，同时作为建筑材料承受应力。因此对于光伏材料的要求较高，应用最广泛的是钢化玻璃夹层结构和中空结构，他们都是将光电转换单元夹在玻璃种，后者在玻璃之间留有一定的间隙，起到一定的隔声和绝热的作用。
由铁道第三勘察设计院设计的北京南站采光顶光伏建筑一体化发电项目，主体建筑及站台采光顶采用带光伏发电的透光材料，在半数的采光带内集成了装机容量为350kW的光伏电池，总面积约6700平方米。该建筑还同时实现了候车厅及站台的自然采光，吸收光能发电的同时营造出了舒适和谐的室内光环境。此外，德国的柏林火车站、我国的青岛火车站等交通枢纽也采用了这种建筑光伏一体化的方式。
4.1.3光伏幂墙系统(Façade-integrated photovoltaic)。
它可以应用在朝向较好、且有大面积幕墙的公寓、办公、酒店等建筑上。随着薄膜太阳能电池的应用，太阳能电池与玻璃幕墙结合得越来越完美。传统幕墙的很多表现形式可以用光伏幕墙来代替。光伏幂墙可分为不透明幂墙和半透明幂墙。前者多采用单晶硅或多晶硅光伏电池，发电效率较高；后者可采用非晶硅薄膜电池或调整光伏电池单体的间隙来调节透光度，价格较低。
2007年，我国在上海崇明前卫村建成了兆瓦级10kV集中并网型太阳能光伏电站示范工程。建设总容量为1051kW，总共敷设了普通单晶硅电池组件、普通多晶硅电池组件、HIT(非晶硅错混合型异质结) 复合单晶硅电池组件、建筑一体化瓦片型、幕墙型等多种类型的光伏组件共7786m²左右。系统由33个相对独立的子系统组成，每个子系统分别由光伏组件、逆变控制器等组成。每个逆变器带3-24组不等的光伏组件，容量由4-42kW不等。逆变器400V输出，用变压器升压至10kV并网。
4.1.4光伏遮阳板(Shadow photovoltaic system)。
这是光伏组件与建筑物的遮阳结构进行集成的一种形式，它具有吸收光照充分、有效降低建筑内部受热、节省建筑材料成本的作用。在许多地区，因为气候和节能的因素，遮阳被广泛应用在建筑元素上。如果这些遮阳板上安装太阳能电池，则是新能源、功能和艺术的合，可以应用在任何需要遮阳板的建筑上。
台北淡水公交枢纽中心的站台遮阳顶采用了光伏遮阳板，总共在公交枢纽站台顶部遮阳板中集成安装了10kW的光伏电池，并使用墙挂式逆变器并网，主要为公交枢纽的广告牌、信号指示装置供电。遮阳板不仅起到了减少公交枢纽站台日光直射的作用，而且还将其转化成了电能，同时其透明的外观设计还增加了建筑美感。
4.1.5电子树(Photovoltaic tree)
它以钢结构模仿树枝的形态，支撑顶棚，而顶棚部分采用太阳能电池板，可以模拟树叶在阳光下斑驳的阴影效果，适用于广场、园林、人行道等地区，实现这样发电两不误的效果。
5.BIPV的一些问题
经过几十年的发展，太阳能光伏组件生产企业通过减少耗材、提高光伏电池的光电转换效率，大大缩短了光伏系统的投资回收期；另外，光伏电池的成本也持续下降并保持了继续下降的趋势，光伏电池的形式也从传统的单晶硅、多晶硅发展到薄膜电池、与建筑材料一体化的光伏建筑一体化瓦片型、幕墙型光伏组件；同时，国家实施了《可再生能源法》，“太阳能屋顶计划”，“金太阳工程”，财政部和住房建设部联合对BIPV项目进行补贴，促使近年来BIPV在我国开始蓬勃发展。
但是，由于技术和政策方面的原因，仍然有一些不利因素阻碍着BIPV的推广，同时BIPV项目推广中也出来了一些新的问题需要解决，主要体现在：
5.1.1光照不均引起的多峰值问题
对于建筑的表面，为了最大程度的接受光照，不同部位的光伏电池最佳倾角不尽相同，同时由于阴影遮挡等因素，各处的光伏阵列外特性不尽一致，其组合产生的功率输出曲线是一条多峰值曲线，而变换器采用常规的最大功率点跟踪方法无法寻找到全局最大功率点。
5.1.2热斑效应威胁
同样是受光不均或部分遮挡情形下，此时受光较低的部分相当于负载，随着热耗的增加将产生大量的热量，形成局部热点，即热斑效应。某些光伏电池受到高温、高反压和高功耗综合作用可能会发生永久性短路甚至烧毁。据国际电工技术委员会（IEC）统计，2009年上半年，欧洲已发生10余起光伏电站起火事故。右图为2009年7月德国Buerstadt屋顶光伏电站阵列起火现场，造成事故的主要原因就是热斑效应积累、电弧、以及开关频繁启动等。严重的是，由于光伏阵列高压带电，灭火困难。
5.1.3发电量受众多因素影响小于预期
光伏阵列的输出特性与运行温度密切相关，随着温度升高，短路电流略为增加，开路电压大幅度降低，最大功率点的电压降低，最大输出功率也降低。需要指出的是，BIPV光伏阵列表面温度远高于气温，且难以测量，在此条件下其发电能力大大降低。右图为BIPV光伏电站在高温的夏季某天的输出功率随时间变化的情况，光伏阵列温升过高导致其出力大幅降低，在太阳辐射最强的时间段内，系统却不能有效发电。此外，逆变器与阵列的匹配，阵列的污垢也将导致出力降低。
5.1.4电能质量与电网接纳
光伏发电并网逆变器容易产生谐波和三相电流不平衡等问题，同时输出功率不确定性易造成电网电压波动和闪变。目前谐波問题是制约光伏并网的最主要问题之一，并且在光照较弱的条件下更为严重。浙江某一250kW屋顶示范工程在10kV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题，且实测最大功率变化率为每分钟达20％。
5.1.5建筑美观性与光伏发电协调问题
由于BIPV光伏组件的安装受建筑屋面朝向影响，BIPV施工中要防止相同功率不同朝向、不同形状、不同规格的太阳能电池组件串联在一个回路中，造成功率不匹配，导致发电效率降低。同时由于建筑外观的多样性，为了获得较高的太阳能转换效率同时又兼顾建筑的外形美观，所以太阳能电池板安装也具有多样性，但是建筑物的外表面有可能是由一些大小、形状不一的几何图形组成，这就会与建筑美观存在一定的矛盾，需要设计师将其巧妙地融入一体化设计中，达到与建筑物的完美结合。同时，光伏组件的颜色 形状 布局等也要与建筑物相协调。
6.前景与展望
随着能源问题的日益严峻，人类对利用可再生能源的探索已经开始并取得了重大成效，太阳能是一种丰富、清洁的能源，BIPV以其特有的优势已经成为就近分布式发电的重要形式。虽然目前由于价格、法规、政策和技术方面的一些制约，BIPV在短期内还难以大规模商业化普及，但是随着光伏组件成本的持续降低、光伏发电技术的不断革新，以及智能电网和微电网的阶段性建设，在节能和环保的双重压力下，BIPV在未来几十年内得到广泛推广是大势所趋，光伏发电技术也是人类走可持续发展道路的必然选择。
参考文献：
[1] 张彧, 李小燕. 光伏建筑一体化(BIPV)的形式及其应用. 2010年建筑环境科学与技术国际学术会议论文集.2010.
[2] 董毅. 基于美观性的光伏建筑一体化应用研究. 华中建筑, 2010(5).
[3] 蒋阿华. BIPV光伏玻璃组件介绍. 第十届中国太阳能光伏会议论文集. 2008.
[4] 张鸣; 蔡亮; 虞维平. BIPV系统经济性分析. 应用能源技术. 2007(11).
[5] 赵争鸣, 雷一, 贺凡波 等. 大容量并网光伏电站技术综述. 电力系统自动化, 2011(12).
[6] 候国青，吴转琴，刘景亮 等. BIPV与绿色建筑. 阳光能源, 2010(12).
[7] 谢小林. BIPV并网光伏发电系统的设计. 能源技术, 2009(4).
[8] 王斯成. 与建筑结合的光伏发电技术与工程. 中国建设动态(阳光能源),2007(2).
关键字：光伏发电；光伏建筑一体化(BIPV)；光伏组件；智能电网
中图分类号：U665文献标识码： A
1.引言
光伏建筑一体化（BIPV，Building Integrated Photovoltaic），即将太阳能光伏电池板铺设在建筑物的外表面，使辐射的太阳能通过变换装置转换为电能，为建筑物及近端负荷提供电能，它是开发应用太阳能发电的一种重要形式。1954年，世界上第一块实用的光伏电池问世，人类展开了应用太阳能的新纪元。1978年，波斯顿一栋高层建筑上建成了美国历史上第一个光伏并网系统。随着国家对发展分布式发电、智能电网和新能源的逐步重视，近年来光伏建筑一体化在我国得到了一定的应用并处于推广阶段。
2.BIPV的基本原理与特点
典型的一个光伏建筑一体化系统如图1所示，该系统为一户用屋顶光伏系统，太阳能光伏阵列铺设在屋顶，其发出的直流电通过初级DC-DC变换器升压并进行最大动率点跟踪，然后经过逆变装置转化为与电网同频同相的交流电并网。其发出的电能大多被建筑内负荷的用电设备消耗，多余的电能注入电网，而在光伏发电出力较小情况下，建筑内负荷可从电网取电。据《上网电价法》，一般对光伏发电的上网收购价和民用电进行单独定价，因此安装了两套电能计量装置，一套用于计量光伏发电总量，另一套计量建筑内负荷的用电量。从优化电源结构配置、提高供电可靠性、提倡节能环保、增加建筑美观程度等方面，光伏建筑一体化（BIPV）都具有优点，具体而言：
（1）利用光伏发电可以减少二氧化碳和二氧化硫的排放，有助于构建低碳、节能、环保的供用电系统；
（2）光伏组件在建筑物表面，不占用地面空间，这对于人口密集、土地资源昂贵的城市建筑尤为重要；
（3）由于光针电池与建筑材料高度集成，减少了建设和安装成本，不仅降低了建筑物整体造价，而且增加了建筑的艺术魅力；
（4）光伏建筑一体化（BIPV）主要为近端负荷(多数情况下为建筑内部的用电设备)供电，减轻了负荷对电网的依赖，可以降低供电线路上的输电损耗，增加供电可靠性；
（5）光伏发电在夏季和白天出力较多，对于工厂、办公建筑光伏系统，可以利用这一特性起到削峰的作用，缓解高峰用电需求；
（6）建筑表面的光伏电池吸收太阳能并转换为电能，减少了墙体或屋面得热，有助于降低建筑室内空调装置的热负荷，起到隔热作用；
（7）光伏发电系统既有直流部分，又有交流部分，有利于结合直流变换技术直接接入目前正在兴起的直流微网，为直流负荷直接供电，从而减少变换环节，提高效率。
3.BIPV的技术发展
早期的建筑光伏系统中，光伏阵列通常是通过固定的支架安装在建筑物的顶部或墙面，仅仅起发电的作用。后来光伏电池与建筑的集成概念越来越深，太阳能电池除了发电以外，还能起到建筑构材和建筑美观的作用。1991年，德国慕尼黑的一次建筑业界的展会上，旭格公司推出了“光电幕墙”，此后，将太阳能光伏阵列作为建筑构体与建筑艺术的空间构体相结合，德国、日本、美国、西班牙等国家已经建成了大量的光伏建筑一体化系统工程。我国开展建筑光伏一体化于本世纪初期，2004年建设的深圳园博园和北京天普工业园是我国光伏建筑一体化的开篇之作，此后若干BIPV项目开工建设并投入使用，目前我国已经是光伏组件第一生产大国。
经过三十年左右的发展，BIPV技术不断深化和进步，与建筑集成化的程度越來越高，光伏电池也由早期的单晶硅、多晶硅，发展到现代的薄膜电池、以及与钢化玻璃集成的光伏阵列。总的来说，光伏建筑一体化（BIPV）技术的发展经历了三个阶段：
（1）第一代BIPV技术。光伏阵列依靠额外的支撑和固定装置安装在建筑物表面，不需要占用额外的土地，但是与建筑本体的集成度低。
（2）第二代BIPV技术。光伏组件与墙、瓦等建筑表面材料合为一体，既作为光电转换单元发电，又起着建筑表面构成材料的作用。这一集成技术一方面降低了建筑和电站成本，另一方面还能美化建筑外观。但是由于建筑表面复杂，各个阵列输出电能互不相同，需要大量的电力电子变换装置和串并联连线来满足供电要求，电气接线复杂，可靠性不够高，维护成本大。
（3）第三代BIPV技术。第三代BIPV技术是智能电网技术的主要组成部分，它通过将光伏电池、建筑材料和电能变换装置等配套系统的有机结合，首先构建高度集成的新型光伏建筑材料，再以此为基本发电单元，辅以先进的数据管理和通信技术，构建建筑集成的光伏发电系统。电能变换装置被集成到光伏阵列与建筑表面材料中，使其具备抗阴影能力和较强的参数匹配能力，系统电气连接简单，具备智能电网要求的即插即用特性。
从光伏建筑一体化（BIPV）的发展历史来看，BIPV技术涉及材料学、建筑学和电力电子学三个领域的内容。在材料学领域，BIPV技术研究的主要问题为高性能、低成本的适合建筑集成的光伏电池材料及其生产工艺；在建筑学领域，BIPV技术的研究内容包括集成了光伏组件和部分配套系统的新型光伏建筑材料以及集成了光伏发电系统的新型建筑的美学及工程设计问题等；在电力电子学领域，BIPV技术研究的核心问题为系统的能量变换和控制技术。而逆变器作为BIPV发电系统中能量变换的核心设备，对系统的转换效率和可靠性具有举足轻重的地位。因此，需要给光伏组件配置相应的电力控制设备(如最大功率追踪器)，根据光伏组件的运行状况输出最大的能量和高品质的电能。
4.BIPV的主要形式
目前光伏建筑一体化应用比较多的是拥有大面积屋顶的建筑，例如会展中心、交通枢纽、大型的商业中心等。事实上，随着太阳能电池的成本降低，技术的进步和幕墙的结合，光伏建筑一体化还可以应用在公寓、办公、酒店、道路广场等方面。BIPV的应用已经从早期的屋顶扩展到墙面、并且产生了光伏遮阳板、采光板、电子树等多种形式：
4.1.1光伏屋顶或墙体(Photovoltaic proof or façade)。
这是一种最常见的光伏建筑一体化形式，一般是在建筑物建造完成后在其表面加装光伏发电系统。光伏电池的安装主要考虑承受的风向应力，并结合当地的地理位置信息确定安装朝向。常见的光伏屋顶电站就属于这种形式，它对于光伏电池没有特殊的要求，使用普通光伏电池即可。
由中国华电新能源投建的上海华电都市型工业园光伏项目1.2MW光伏电站是这种形式的典型应用。整套工程将太阳能面板铺设在工业园区内邻近的30个建筑屋顶。电站采用集中并网的模式，建有专门的逆变机房，由6台55kW的逆变器并联组成一台330kW的逆变器，4台这样的330kW逆变器组成1.2MW变换装置，一共并联了24台逆变器，再共用一台变压器并入10kV工业配电网。
4.1.2光伏采光屋顶(Roof-integrated photovoltaic)。
这是一种光伏电池与建筑材料高度集成的应用形式，光伏电池安装在建筑物的顶部，不仅需要起到光电转换的作用，还要兼顾建筑物的采光性能，同时作为建筑材料承受应力。因此对于光伏材料的要求较高，应用最广泛的是钢化玻璃夹层结构和中空结构，他们都是将光电转换单元夹在玻璃种，后者在玻璃之间留有一定的间隙，起到一定的隔声和绝热的作用。
由铁道第三勘察设计院设计的北京南站采光顶光伏建筑一体化发电项目，主体建筑及站台采光顶采用带光伏发电的透光材料，在半数的采光带内集成了装机容量为350kW的光伏电池，总面积约6700平方米。该建筑还同时实现了候车厅及站台的自然采光，吸收光能发电的同时营造出了舒适和谐的室内光环境。此外，德国的柏林火车站、我国的青岛火车站等交通枢纽也采用了这种建筑光伏一体化的方式。
4.1.3光伏幂墙系统(Façade-integrated photovoltaic)。
它可以应用在朝向较好、且有大面积幕墙的公寓、办公、酒店等建筑上。随着薄膜太阳能电池的应用，太阳能电池与玻璃幕墙结合得越来越完美。传统幕墙的很多表现形式可以用光伏幕墙来代替。光伏幂墙可分为不透明幂墙和半透明幂墙。前者多采用单晶硅或多晶硅光伏电池，发电效率较高；后者可采用非晶硅薄膜电池或调整光伏电池单体的间隙来调节透光度，价格较低。
2007年，我国在上海崇明前卫村建成了兆瓦级10kV集中并网型太阳能光伏电站示范工程。建设总容量为1051kW，总共敷设了普通单晶硅电池组件、普通多晶硅电池组件、HIT(非晶硅错混合型异质结) 复合单晶硅电池组件、建筑一体化瓦片型、幕墙型等多种类型的光伏组件共7786m²左右。系统由33个相对独立的子系统组成，每个子系统分别由光伏组件、逆变控制器等组成。每个逆变器带3-24组不等的光伏组件，容量由4-42kW不等。逆变器400V输出，用变压器升压至10kV并网。
4.1.4光伏遮阳板(Shadow photovoltaic system)。
这是光伏组件与建筑物的遮阳结构进行集成的一种形式，它具有吸收光照充分、有效降低建筑内部受热、节省建筑材料成本的作用。在许多地区，因为气候和节能的因素，遮阳被广泛应用在建筑元素上。如果这些遮阳板上安装太阳能电池，则是新能源、功能和艺术的合，可以应用在任何需要遮阳板的建筑上。
台北淡水公交枢纽中心的站台遮阳顶采用了光伏遮阳板，总共在公交枢纽站台顶部遮阳板中集成安装了10kW的光伏电池，并使用墙挂式逆变器并网，主要为公交枢纽的广告牌、信号指示装置供电。遮阳板不仅起到了减少公交枢纽站台日光直射的作用，而且还将其转化成了电能，同时其透明的外观设计还增加了建筑美感。
4.1.5电子树(Photovoltaic tree)
它以钢结构模仿树枝的形态，支撑顶棚，而顶棚部分采用太阳能电池板，可以模拟树叶在阳光下斑驳的阴影效果，适用于广场、园林、人行道等地区，实现这样发电两不误的效果。
5.BIPV的一些问题
经过几十年的发展，太阳能光伏组件生产企业通过减少耗材、提高光伏电池的光电转换效率，大大缩短了光伏系统的投资回收期；另外，光伏电池的成本也持续下降并保持了继续下降的趋势，光伏电池的形式也从传统的单晶硅、多晶硅发展到薄膜电池、与建筑材料一体化的光伏建筑一体化瓦片型、幕墙型光伏组件；同时，国家实施了《可再生能源法》，“太阳能屋顶计划”，“金太阳工程”，财政部和住房建设部联合对BIPV项目进行补贴，促使近年来BIPV在我国开始蓬勃发展。
但是，由于技术和政策方面的原因，仍然有一些不利因素阻碍着BIPV的推广，同时BIPV项目推广中也出来了一些新的问题需要解决，主要体现在：
5.1.1光照不均引起的多峰值问题
对于建筑的表面，为了最大程度的接受光照，不同部位的光伏电池最佳倾角不尽相同，同时由于阴影遮挡等因素，各处的光伏阵列外特性不尽一致，其组合产生的功率输出曲线是一条多峰值曲线，而变换器采用常规的最大功率点跟踪方法无法寻找到全局最大功率点。
5.1.2热斑效应威胁
同样是受光不均或部分遮挡情形下，此时受光较低的部分相当于负载，随着热耗的增加将产生大量的热量，形成局部热点，即热斑效应。某些光伏电池受到高温、高反压和高功耗综合作用可能会发生永久性短路甚至烧毁。据国际电工技术委员会（IEC）统计，2009年上半年，欧洲已发生10余起光伏电站起火事故。右图为2009年7月德国Buerstadt屋顶光伏电站阵列起火现场，造成事故的主要原因就是热斑效应积累、电弧、以及开关频繁启动等。严重的是，由于光伏阵列高压带电，灭火困难。
5.1.3发电量受众多因素影响小于预期
光伏阵列的输出特性与运行温度密切相关，随着温度升高，短路电流略为增加，开路电压大幅度降低，最大功率点的电压降低，最大输出功率也降低。需要指出的是，BIPV光伏阵列表面温度远高于气温，且难以测量，在此条件下其发电能力大大降低。右图为BIPV光伏电站在高温的夏季某天的输出功率随时间变化的情况，光伏阵列温升过高导致其出力大幅降低，在太阳辐射最强的时间段内，系统却不能有效发电。此外，逆变器与阵列的匹配，阵列的污垢也将导致出力降低。
5.1.4电能质量与电网接纳
光伏发电并网逆变器容易产生谐波和三相电流不平衡等问题，同时输出功率不确定性易造成电网电压波动和闪变。目前谐波問题是制约光伏并网的最主要问题之一，并且在光照较弱的条件下更为严重。浙江某一250kW屋顶示范工程在10kV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题，且实测最大功率变化率为每分钟达20％。
5.1.5建筑美观性与光伏发电协调问题
由于BIPV光伏组件的安装受建筑屋面朝向影响，BIPV施工中要防止相同功率不同朝向、不同形状、不同规格的太阳能电池组件串联在一个回路中，造成功率不匹配，导致发电效率降低。同时由于建筑外观的多样性，为了获得较高的太阳能转换效率同时又兼顾建筑的外形美观，所以太阳能电池板安装也具有多样性，但是建筑物的外表面有可能是由一些大小、形状不一的几何图形组成，这就会与建筑美观存在一定的矛盾，需要设计师将其巧妙地融入一体化设计中，达到与建筑物的完美结合。同时，光伏组件的颜色 形状 布局等也要与建筑物相协调。
6.前景与展望
随着能源问题的日益严峻，人类对利用可再生能源的探索已经开始并取得了重大成效，太阳能是一种丰富、清洁的能源，BIPV以其特有的优势已经成为就近分布式发电的重要形式。虽然目前由于价格、法规、政策和技术方面的一些制约，BIPV在短期内还难以大规模商业化普及，但是随着光伏组件成本的持续降低、光伏发电技术的不断革新，以及智能电网和微电网的阶段性建设，在节能和环保的双重压力下，BIPV在未来几十年内得到广泛推广是大势所趋，光伏发电技术也是人类走可持续发展道路的必然选择。
参考文献：
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