光伏建筑一体化在高校中的应用前景★

任楠楠　陶　进　王杨洋

(吉林建筑大学城建学院，吉林长春　130000)



光伏建筑一体化在高校中的应用前景★

任楠楠陶进王杨洋

(吉林建筑大学城建学院，吉林长春130000)

摘要:介绍了高校光伏建筑一体化的意义，结合国内外三所高校光伏建筑一体化的实际案例，阐述了光伏建筑一体化技术的应用现状，并分析了其应用前景，有利于营造出智慧、绿色、节能型的大学校园环境。

关键词:光伏建筑一体化，绿色校园，太阳能，节能

0　引言

BIPV是光伏发电与建筑集成化，即Building Integrated Photovoltaic。意指将光伏系统布置安装在建筑物的围护结构上或者直接使用光伏构件作为建筑的表皮。随着BIPV技术的发展，以及环保理念的深入人心，越来越多的公共建筑设计融合光伏系统，在满足建筑自身用电的同时，减少碳排放，促进建筑节能。在高校中积极使用建造光伏建筑一体化，有着相当大的应用潜力。

1　高校光伏建筑一体化的意义

目前高校建筑在社会总建筑中的比例不断增加，并且高校大多对社会开放，不仅是在校师生的工作学习场所，也是一些集会和社会活动的场所。在高校建造光伏与建筑一体化项目的意义在于:1)可以利用高校中的闲置屋面，发电满足建筑自身用电，节约能源。2)使环保、节约、使用再生能源等理念深入人心，让学生在校园中就树立这些观念。3)高校的开放性，使得高校具有强大的社会宣传作用。4)光伏系统具有良好的稳定性，不与城市电网发生使用冲突，在紧急情况下，可以满足在高校这种临时避难所和灾民安置点的特殊需求。因此从长远利益来看，大力推广高校光伏建筑一体化十分必要，而且社会前景巨大。

2　高校光伏建筑一体化的现状

世界上较早提出这个概念并实施的是德国，率先制定了利用太阳能的项目——“太阳能学校”。其后，美国也跟上节奏，制定了利用太阳能的项目——“太阳能进入学校”。随后，澳大利亚，日本等国相继响应，陆续推广光伏进校园的活动。

2000年以后是我国高校建设的高峰期，校园建筑总面积达到2．6亿m2，比1978年的330万m2，增长了近79倍。尤其是很多教育产业园区以及大学城建立，使高校建筑在社会总建筑中的份额又进一步增加。我国在光伏发展方面落后于其他先进国家，但是，近年来也在积极地推广应用，“金太阳”示范工程便是对高校光伏与建筑一体化项目的支持。

3　高校光伏建筑一体化实际案例

3．1中国香港理工大学

中国香港第一个光伏项目是于1999年投资建造的，建造地点在香港理工大学校园内。整个光伏系统被设计安装在香港理工大学校园内的邵逸夫楼，主要包括建筑的屋顶上以及建筑的立面上。

整个光伏系统使用了一百多块的多晶硅光伏板，全部安装在建筑的立面以及屋顶上。系统的装机容量为8 kWp，西立面安装了18块光伏板，东立面安装了20块光伏板，南立面安装了22块光伏板，屋顶安装了40块光伏板。每个电池板的额定功率为175 Wp，短路电流为5．43 A，开路电压44．6 V，最大功率电流4．95 A，最大功率电压35．4 V，长1 622 mm，宽814 mm。

香港理工大学邵逸夫楼光伏系统有两种发电方式——独立发电和并网发电。建筑面积为250 m2的邵逸夫教学楼内50%的室内照明电量由建筑的屋顶和立面的40块光伏板发出电量供给(见图1)。

2007年，香港理工大学在其校园内的李绍基楼的两侧安装建造了光伏发电系统。李绍基楼主要是教室、办公室和实验室，使用并网发电的模式，装机总量为22 kWp(见图2)。

图1　邵逸夫楼光伏应用情况

图2　李绍基楼光伏应用情况

该系统将126块光伏板分成了14组，每组9块光伏板。每组串联成1个光伏串，14组光伏串并联成整个系统。

在逆变器的配置上，两个光伏组串为一组，一组18块，126块光伏板正好设计了7个功率为3 kW的逆变器。

该光伏系统在设计初始就将建筑设计要求融入进去，因此将光伏系统设计成了两个阵列，其中一个偏西，另外一个偏东。在倾斜角设计上，做15°的倾斜角，设计的目的是为了得到全年最佳发电量。

此项目是香港地区的先驱项目，良好的运行效果说明高校光伏与建筑一体化具有极高的推广性，适合在高校建造。

3．2英国诺丁汉大学

英国诺丁汉大学是国外实现建造绿色校园的典范，全校区为了做到零排放，全部利用的是可再生的材料及能源，为我们树立了一个好榜样。在朱比利校区的光伏与建筑一体化项目也是整个校园中的耀眼之处。

该校为了满足2 500多名师生的需求，学校建造了学生宿舍、教学楼、资源中心以及办公楼等建筑，共计建筑面积达到41 000 m2。采用屋顶一体化的形式，在教育学院、计算机科学学院、管理学院等450 m2的屋顶上设计了256组模块，共计22 528块单晶硅方形光伏板。

屋顶的光伏设备没有采用传统的不透光光伏板，而是采用了具有透光能力的玻璃太阳能光伏组件，增加室内的自然采光的同时，利用可再生能源进行发电供建筑自身使用(见图3)。

3．3清华大学

清华大学作为国内一流的高等学府，在校园的东区建造了一个集成世界80%先进节能技术的超低能耗示范楼。光伏应用主要集中在两处:建筑的南立面以及建筑屋顶(见图4)。

图3　英国诺丁汉大学光伏应用情况

图4　清华大学光伏应用情况

在建筑立面的双层玻璃幕的外侧，设计者设计了单晶硅光电玻璃。这种光电玻璃不影响室内采光，具有透光性。但是由于设计的光电玻璃面积非常有限，只有30 m2左右，因此，光电玻璃发出的电是供给建筑的外遮阳系统使用，而不是用于室内照明。这种将玻璃幕墙与玻璃光电板结合的方式，在目前来看还是比较先进的做法，具有功能性和实用性。

另外在建筑的屋顶上，装配了全天自动实时追踪太阳，满足系统全天实时最佳发电量的抛物面碟式光热发电装置，峰值发电功率3 kW。

4　高校光伏建筑一体化的应用前景

本文仅举例了国内外几个典型的高校光伏与建筑一体化项目，当然不限于此，从国内外的示范实例我们可以看出，在高校参与建造光伏与建筑一体化项目已被社会认可，因其既定的必要性和独特性使得高校光伏与建筑一体化项目有以下应用前景:

1)太阳能是绿色、清洁、安全的可再生能源，将逐步代替传统化石能源，在未来具有很大的发展空间和上升潜力。

2)大量新建的大学城和教育产业基地，使得校园建筑的数量不断增多。尤其是高校的开放性，使得在校园内建造BIPV具有更好的社会宣传作用。能使在校的师生在校园内接受绿色建筑理念的熏陶，从实体上进行感染，社会效益突出。

3)大学的资源和资源消耗远远高于社会平均水平。在我国，全国大学生生均能耗是全国居民人均能耗的4倍，生均水耗是全国居民人均水耗的2倍，因此在高校建造BIPV，有利于节约能耗，低碳环保。

4)在《绿色校园评价标准》之中，对建设智慧型校园、绿色校园提出了一些要求。标准中指出利用可再生能源、因地制宜的建设高校，由此看来高校BIPV建设有利于建设节约型校园，有利于建设绿色校园。

5　结语

众多的实际案例可以看出，在高校建造光伏与建筑一体化具有突出的社会、经济效益，应用前景良好，是值得推广应用的新能源技术，对未来建设探索建立节能型大学校园具有一定的借鉴参考意义。

参考文献:

［1］德奥·普拉萨德(Deo Prasad)，马克·斯诺(Mard Snow)．太阳能光伏建筑设计［M］．上海:上海科学技术出版社，2013．

［2］杨洪兴，周伟．太阳能光伏建筑一体化技术与应用［M］．北京:中国建筑工业出版社，2004．

Application prospect of BIPV in university campus★

Ren NannanTao JinWang Yangyang
(College of City Construction，Jilin University of Building，Changchun 130000，China)

Abstract:With an introduces on the meaning of BIPV，combining with three universities BIPV cases at home and abroad，the paper describes the application status of BIPV，and analyzes its application prospect，which will be good for creating wise，green and energy-saving university campus environment．

Key words:Building Integrated Photovoltaic(BIPV)，green campus，solar energy，energy saving

作者简介:任楠楠(1982-)，女，讲师

收稿日期:2015-10-23★:吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(项目编号:吉教科合字［2014］第594号，吉教科合字［2014］第595号)

文章编号:1009-6825(2016)01-0191-03

中图分类号:TU201．5

文献标识码:A