建设科技2020年12月上交流探讨CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY总第420期太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用及其节能研究*王志刚祝秀娟(中国建筑设计研究院有限公司，北京，100044)[摘要]本文介绍了太阳能光伏发电技术的发展现状，论述了太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用。以北京某光伏发电项目为案例，计算该建筑应用光伏发电技术带来传统能源替代量和环境诚排效益。[关键词]太阳能利用；光伏发电技术；绿色建筑；节能减排Research on Application and Energy Saving Benefits of SolarPhotovoltaic Power Generation Technology in Green BuildingWang Zhigang,Zhu Xiujuan(China Architecture Design Research Group,Beijing,100044)Abstract:Combined with the development status of solar photovoltaic power generation technology,this article discussesthe application of solar photovoltaic power generation technology in green buildings.Taking a project in Beijing as a case,this paper calculates the conventional energy substitution and environmental emission reduction benefits brought by theapplication of photovoltaic power generation technology in this building.Keywords:solar energy utilization,PV power generation technology,Green Building,energy conservation and emission re-duction世界能源的主要来源为传统化石能源，即煤、石太阳能发电具有无污染、不排放温室气体、不消耗染料、油、天然气等非再生能源。但是这些传统的化石能源正无噪声等优点，因此太阳能作为免费、高效、清洁的可在迅速减少，能源危机已经成为困扰全球的主要问题之再生“绿色”能源被广泛应用。同时太阳能技术的应用一，降低能源消耗减少化石燃料消耗已成为国际社会的在绿色建筑评价得分中起到举足轻重的作用，是实现绿共识。从能源危机到建筑的可持续发展，可再生能源在色建筑的有效措施之一。从世界能源供应安全和清洁利建筑中的应用日益受到重视川。与其他能源形式相比，用角度，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为基金项目：中国建筑设计研究院有限公司科技创新项目(Y2019165).D0:10.16116j.cnki.jsk.2020.23.021(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net2020No.23王志刚：太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用及其节能研究*交流探讨重要发展趋势。欧盟、日本和美国把2030年以后能源光电综合利用，可有效地降低建筑物能耗，诚少常规能供应安全的重点放在太阳能等清洁能源方面四。源的使用量。我国是一个能源消耗大国，根据《BP世界能源统计年鉴2019》统计，2018年中国发电量为7111.8太瓦时，位居世界第一，高于美国(4460.8太瓦时)、日本(1051.6太瓦时)。2018年中国能源消费中主要以煤炭、石油、天然气等化石燃料为主，可再生能源占比4.4%，清洁能源合计占22.1%；而美国可再生能源占比4.5%，清洁能源占46.2%；日本可再生能源占比5.6%，清洁能源占34.0%。中国的清洁能源利用率低，不及世界发达国家，我国清洁能源利用潜力巨大。本文对近年来太阳能光伏发电技术发展现状以及图1中国太阳能资源分布图太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用进行总结和分Fig.1 Distribution map of China's solar energy resources析，并以北京某光伏发电项目为例，计算该建筑应用铜2太阳能光伏发电技术及其在绿色建筑中的应铟稼西薄膜光伏发电和单晶硅光伏发电技术带来的传统用现状能源替代量和环境减排效益。2.1太阳能光伏发电技术现状1我国太阳能资源分布光伏发电技术是利用半导体PN结的光生伏特效我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国各地太阳应，当太阳光照射在光伏电池的PN结上，由于扩散运年辐射总量达33508370MJ/(m2a),太阳年辐射平动使P区带正电，N区带负电，PN结两端产生电势差，均值为5860M0/(m2a)。全国总面积23以上地区年日将光伏电池接通外电路就会形成电压和电流，进而将太照时数大于2000小时，年辐射量在5000MJ/m2以上。阳能转换为电能可。按太阳能年辐射总量的大小，可将中国太阳能资源划分建筑应用光伏电池的主要类型为晶硅太阳能电池与为五类地区，我国各地区太阳能资源分类及其太阳能资薄膜太阳能电池。晶硅太阳能电池可分为单晶硅太阳能源分布状况如表1所示。一、二、三类地区，年日照时电池和多晶硅太阳能电池两种。薄膜太阳能电池按光电数大于2000h,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，转换材料进行分类，可将其分为硅（微晶硅、纳米晶硅、具有利用太阳能的良好条件四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值四。华(DSCs)、量子纳米材料、有机聚合物等。目前晶硅太阳能电池占比较大，但由于晶硅太阳能电池在制造表1各地区太阳能资源分类及其分布状况过程的高能耗以及所需高真空条件使其发电成本较高，Table 1 Classification and distribution of solar energy而且晶硅太阳能电池具有易破碎、不可弯曲等缺点。与resources in China晶硅太阳能电池相比，柔性薄膜太阳能电池具有不易破区域划分一类地区二类地区三类地区四类地区五类地区年总辐射量碎、质量轻、可弯曲等优点，因此薄膜太阳能电池易与6700-83705860-67005020-58604190-502033504190建筑结合，近年来受到广泛关注9。太阳能电池材料性日照时间3200-33003000-32002200-3000/ha1400-22001000-1400能如表2所示。2.2太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用现状图1是中国太阳能资源分布图，可以看到，除了贵自2002年实施光伏示范项目以来我国太阳能光伏州高原部分区域外，中国所有地域均为太阳能资源可利发电技术的应用发展迅速，应用规模逐步扩大。2013用区域。延庆区月总辐射量最大出现在5月份，辐射量年为打破光伏产业发展的瓶颈，推动国内市场的大规模大约为628.1M0/m2,最小的在12月份，辐射量大约为发展，国务院出台“国发(201324号文”等多个政策2152M/m2。综合利用太阳能，全面实现太阳能光热、文件，重新制定了上网电价、补贴资金、并网管理等多(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net