《太阳能光伏与建筑一体化技术规程》的研究与制定

沈阳工程学院新能源研究中心 辽宁太阳能研究应用有限公司 ■ 鞠振河

一 引言

《太阳能光伏与建筑一体化技术规程》经全体编审组成员的共同努力，通过两年多的探索和实践，已经由辽宁省建设厅批准为辽宁省地方标准并予以发布，编号为DB21/T 1792—2010，J 11588—2010，自2010年3月24日起施行。

二 规程的主要内容

本规程涉及内容有：光伏建筑一体化相关的设备、电气系统、建筑结构、施工、验收、维护，按照经纬度建立的辽宁地区太阳能辐射量及相关气象资料库。

规程主要内容有：总则、术语、光伏系统设备和部件、电气技术及系统设计、建筑设计与结构设计、安装施工、工程验收及其附录。其中附录A为辽宁主要地区的太阳能日照参数，附录B为光伏系统维护和保养，附录C为太阳能全玻组件检验项目。

三 规程的主要特点

1 BIPV设计的六项基本原则

基本原则为：安全可靠、环保节能、造型美观、轻巧稳定、维修方便、经济优化。

2 涉及BIPV发电系统的相关内容

涉及BIPV发电系统的相关内容包括：光伏电池组件及其支架，光伏阵列防雷汇流箱，直流防雷配电柜，光伏并网逆变器，交流防雷配电柜，系统的通讯监控装置，系统的防雷及接地装置，土建、配电等基础设施，系统的连接电缆及防护材料。

规程中涵盖了当前光伏建筑一体化主要的组成部件和系统亟待贯彻执行的标准，可操作性高、实用性强、资料翔实。

3 防雷、防静电及接地系统

规程首次提出了光伏与建筑一体化功能的建筑物的防雷设计，顶层雷击和侧向雷击均为考虑因素；在光伏工程中，宜将光伏发电的面材、主支架(框架)、副支架(框架)及横竖铰接的结构件进行直接接地或与防雷系统实现可靠接地。

光伏发电系统支撑框架结构形成可靠接地通路，将光伏发电表面积聚的电荷及时导入地下，避免了静电吸尘问题。光伏系统的支架在与防雷系统钢带相连接时必须做特殊处理(除锈或除掉保护膜)，确保接触处的电阻最小。

4 规程编制具有结合实际的前瞻性

首次将光热与光电一体化的组件列入建筑设施结构设计的考虑范围，其特殊性表现在设计时还应考虑重力荷载、风荷载、雪荷载和地震作用效应等。荷载条件和荷载组合见表1。

表1 荷载条件和荷载组合表

表中：G——固定荷载，组件质量和支撑物质量的总和；

S——积雪荷载，与组件面垂直的积雪荷载；

W——风压荷载，加在组件上的风压力和加在支撑物上的风压力的总和；

K——地震荷载，加在支撑物上的水平地震力；

P——流动荷载，加在光电与光热集成组件中传热介质荷载。

在没有光热功能的光伏系统中，流动荷载P=0，在传热介质为水的光电与光热集成系统中，该值为组件热水系统中加满水时总的容水重量，其他传热介质P值应视实际情况确定。

在钢结构支架中地震荷载一般比风压荷载小；在长部件支撑物焊接结构中要考虑因温度变化产生温度荷载。

5 规程技术支持

规程编著取得了国际先进组织和机构单位的关键技术支持，与目前国际BIPV工程实际技术接轨。欧洲太阳能研究中心、日本发电协会、日本建筑学会、NEDO日本新能源产业技术综合开发机构和美国尤尼索拉太阳能公司等均对本规程提供了建设性意见。

四 规程的实践检验与完善

1 109kW BIPV系统工程

辽宁太阳能研究应用有限公司新建研发中心建筑面积1.4万m2，集成109kW BIPV系统，本光伏与建筑一体化项目作为辽宁省首批唯一获得国家BIPV补贴项目，集单晶硅、多晶硅和非晶硅为一体，技术应用以BIPV及BAPV为主，光伏建材型与构建型互补、刚性组件与柔性组件相结合，采光顶玻璃发电与南立面玻璃发电为特色，如图1所示。通过该项目的实践为规程的完善提供可靠的检验途径。

项目全部设计、施工、验收均参照本规程内容进行，并聘请专业玻璃幕墙公司、电力勘测设计院、组件生产相关公司及甲级施工资质建筑专业工程公司对本项目进行现场施工和安装校核工作。

2 3kW BIPV 系统工程

江西上饶天佑中学3kW BIPV工程，根据本规程及相关国家标准进行预可研、可研的编制。并完成了下列详细设计：

(1)电气系统设计说明书、设计方案图、设计计算书及设备选择表。

(2)建筑结构设计说明书、设计方案图及设计计算书。

(3)部件材料：光伏玻璃(6+34A+6透明钢化中空)、铝型材(阳极氧化处理的6063-T5)、钢材(国产235B碳素钢表面热镀锌防腐处理)、密封垫和密封条(黑色高密度三元乙丙橡胶制品)、耐候胶、结构胶、线缆及五金配件。

(4)施工流程及方案。

3 2MW光伏并网电站

以本规程作为指导标准，完成了内蒙通辽锦绣木业集团公司2MW光伏并网电站国家金太阳工程的申报工作，目前此项目已获得国家审批。

4 建立辽宁主要地区的太阳能日照参数数据库

以经纬度为设计施工基础点，国内首次建立了完整的辽宁省太阳能资源数据库。对于实际BIPV设计施工具有普遍指导意义。具体数据使用方便、操作性强，对我国的太阳能应用具有很好的借鉴意义。辽宁主要地区(沈阳市、本溪市、辽阳市及抚顺市)的太阳能数据见表2。

通过表2可以找出安装地点处独立、并网各种模式的组件，阵列月季年不同需求的最佳倾角及相对应斜面上的太阳能辐射、平均峰值日照时间，对于太阳能光伏设计、经济评估具有重要的意义。

五 结论

2010年1月11日，辽宁省建设厅组织有关专家对辽宁省地方标准《太阳能光伏与建筑一体化技术规程》进行了评审鉴定。与会专家听取规程编写单位编制过程的汇报，审查相关技术资料，经认真讨论，提出鉴定意见如下：

表2 辽宁主要地区的太阳能数据表

(1)本规程贯彻执行国家节能减排的方针政策，有利于推动辽宁省可再生能源的开发与利用，符合国家相关法律法规及标准的编制规定。

(2)本规程认真总结了国内外太阳能光伏与建筑一体化技术应用的实践经验，密切结合工程建设实际需求，内容全面、数据翔实、可操作性强。

(3)编制组深入研究、分析、总结和计算出辽宁省各地区太阳能日照等方面的大量相关数据，该成果对指导设计、施工及使用具有重要意义。

(4)本规程具有科学性、先进性和适用性，达到国内领先水平。

[1]鞠振河.太阳能光伏与建筑一体化技术规程 [M].沈阳：辽宁科学技术出版社, 2010.

[2](日)太阳光发电协会.太阳能光伏发电系统的设计与施工 [M].北京：科学出版社, 2006.