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前景广阔的光伏屋面系统
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   [原作者按]如今环境和能源已经成为人们普遍关心的问题。屋面行业的环保意识不断增强,许多屋面承包商正努力寻求各种节能的屋面系统,采用光伏屋面材料就是一个有效途径。
    简要回顾
    大多数光伏系统并不是屋面产品,它们作为独立的光伏发电组安装在屋顶的安装架上。光伏系统可以将太阳能转换成电能。光伏发电组产生的直流电转为可供普通电器使用的交流电。
    上个世纪70年代后期光伏系统的安装成本大约是每W设计功率大于50美元,即每kW·h约为2美元。光伏系统的设计功率是指系统在1 h阳光照射下产生规定电量(W)的能力。80年代开发出一些薄膜光电技术使降低成本有了可能。
    到了90年代末,由于需求增加使光伏系统成本降至每W 10美元,即每kW·h 为30美分。那时几乎所有的光伏系统都安装在偏远地区,那里因成本的原因无法与公用电网相连。后来加利福尼亚通过了第一部电网计量法使光伏系统用户能将自己的系统与电网相连,并且以电网相同的时间段价格把多余的电卖给电网。夏季下午用电高峰时段也正是光伏系统发电最高的时段,如今光伏系统的业主可以得到高达每kW·h 36美分的补偿。
    根据美国能源部资料,从2000年至今每年与电网连接的光伏系统安装量以30%~40%增加,平均安装成本已经降至每W 7美元,即每kW·h 25美分。考虑到州和联邦政府的鼓励政策,现在的安装成本已经降到不足每W 5美元(住户)和不足3美元(商业用户)。
   光伏系统
   光伏系统有3种类型:大规模集中管理型;独立型;联网型。
    大规模集中管理的光伏系统高度外露,发电量大,但在经济上很难与别的系统竞争,因为发出的电量在传输过程中有损失,而且批发的电价要明显低于零售的电价。
    独立型系统安装在没有现成的与电网联接方法的偏远地区,目前运行不享受鼓励政策,因为这种系统的成本比购买发电机加上燃料消耗以及维护的成本低,但是每W的成本还是比联网型的贵许多,因为还要附加电能存储系统的费用。
    联网型的特点是发电和使用在同一地点。系统电量多余时并入电网即把电卖给公用电网,当系统发出的电量不足以维持自身服务对象的需要时,电网反过来向系统供电。系统所在地发电的成本价是集中管理系统的3~5倍。对于这种系统而言,电网起到电池的作用。
    目前光伏市场95%的产品是多晶和单晶的,它们的性能经受了时间的检验,但制造成本贵。单晶硅需要在1 500 ℃的环境下生长,所消耗的能量相当于把生成的晶体做成产品后5年内产生的能量。新一代的薄膜型光伏产品制造时要经济的多得多。
    无定形膜产品是指将微米级的硅膜和掺杂剂置于薄的不锈钢片或玻璃片上的产品,制造时的能耗仅为同类晶体产品的1/3,是所需工业级硅用量的1%。无定形膜产品是唯一一种在商业上获得成功的产品(占美国光伏市场的11%),其它一些膜产品如铜铟镓的亚硒酸盐正在研发中,具有良好的前景。
    薄膜型产品的一个优点是在制造过程中耗能和耗材少,而且易于和建筑物融为一体,可以用于许多现有的屋面和建筑材料。
    将来有可能完工的屋面完全被膜状光伏产品所覆盖,除了利用太阳能发电外同时具有屋面的功能和美观。
屋面系统
    大多数屋面承包商熟悉的光伏产品是矩形的铝框,上面盖玻璃,玻璃板的下面是硅和掺杂剂夹芯以及蚀刻在表面上的接线。铝框可以安装在独立的框上也可以直接置于屋面上,连接线或导线管在屋面上走明线。现在有的承包商采用一种屋脊盖板,下面走线,使屋面显得更整洁。此外还有不少晶体光伏产品与混凝土和粘土瓦屋面构成一体,可能也是光伏系统的一种发展趋势。
    太阳能技术日趋成熟,过去5年光伏行业有了很大的发展。所有此类产品的主要制造商都认为今后若干年发展的步伐会更快,对前景充满信心。

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