光伏建筑一體化在校園環(huán)境中的應(yīng)用潛力研究

【摘要】：當(dāng)今社會(huì)，巨大的能源需求量和化石燃料日益短缺之間的矛盾凸顯，可再生能源的利用勢(shì)在必行。太陽(yáng)能是一種安全清潔、發(fā)展迅速、潛力巨大的新興可再生能源。光伏建筑一體化技術(shù)因具有占地少、利用效率高、距離用電負(fù)荷近、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)而極具應(yīng)用和推廣的價(jià)值。世界各國(guó)政府都出臺(tái)了相應(yīng)的推廣政策，帶動(dòng)了光伏建筑一體化技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)各地興起了規(guī)劃建設(shè)高校園區(qū)的浪潮，各高校紛紛新建擴(kuò)建校區(qū)，校園建筑在社會(huì)建筑存量中所占比率大幅提升；但校園科研、辦公和生活用電量都很大，校園人均能耗水平相比城市居民平均能耗水平較高，高校校園成為了社會(huì)用能大戶。因此，研究分析光伏建筑一體化在校園環(huán)境中的應(yīng)用潛力迫切而必要。 本文針對(duì)校園環(huán)境下的光伏建筑一體化應(yīng)用，從建筑設(shè)計(jì)的角度結(jié)合工程實(shí)例，闡述了光伏系統(tǒng)與校園建筑一體化的適宜方法。以天津大學(xué)新校區(qū)為例，通過(guò)Autodesk Ecotect軟件的模擬分析，利用Excel平臺(tái)，得到區(qū)域內(nèi)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)全年太陽(yáng)輻射模型，確定出適宜發(fā)展BIPV的具體區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，選定適宜的光伏發(fā)電組件，利用PVSIST軟件進(jìn)行系統(tǒng)全年發(fā)電模擬，求得區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電潛能。由對(duì)光伏組件全生命周期的能耗研究得到兩種光伏配置方案——年發(fā)電量?jī)?yōu)先配置方案和能量指標(biāo)優(yōu)先配置方案。進(jìn)行校園能耗的分析，選取典型建筑利用DesignBuilder軟件模擬其全年逐月能耗指標(biāo)，從而估算整個(gè)區(qū)域的逐月電耗，進(jìn)而對(duì)區(qū)域內(nèi)兩種配置方法的潛在光伏電力貢獻(xiàn)率進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)合IPCC和國(guó)內(nèi)工業(yè)數(shù)據(jù)，對(duì)兩種配置方案分別進(jìn)行溫室氣體減排量的公式計(jì)算和RETScreen International模擬，量化考察其環(huán)境效益。 本文中對(duì)區(qū)域光伏建筑一體化應(yīng)用潛力的評(píng)估方法具有一定普遍適用性，可為類似研究課題提供借鑒與參照；也從利用太陽(yáng)能資源、發(fā)展光伏建筑一體化的角度對(duì)規(guī)劃師、建筑師的工作提出了建議。 【關(guān)鍵詞】：光伏建筑一體化 潛力研究 發(fā)電指標(biāo) 環(huán)境效益
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU984.14;TU18
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 緒論6-23
• 1.1 研究背景6-18
• 1.1.1 世界能源形勢(shì)與光伏發(fā)展6-8
• 1.1.2 光伏建筑一體化（BIPV）定義8
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外光伏建筑一體化技術(shù)的發(fā)展研究現(xiàn)狀8-13
• 1.1.4 國(guó)內(nèi)外光伏建筑一體化潛能評(píng)估的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2 研究的內(nèi)容與意義18-20
• 1.2.1 發(fā)展校園光伏建筑一體化的意義18-20
• 1.2.2 校園光伏建筑一體化研究中存在的問(wèn)題20
• 1.3 研究方法與技術(shù)路線20-23
• 1.3.1 研究方法20-21
• 1.3.2 技術(shù)路線21-23
• 第二章 校園光伏建筑一體化的影響因素與設(shè)計(jì)方法23-41
• 2.1 國(guó)內(nèi)光伏建筑一體化的影響因素23-27
• 2.1.1 政策形勢(shì)對(duì)光伏建筑一體化的影響23-24
• 2.1.2 經(jīng)濟(jì)成本對(duì)光伏建筑一體化的影響24-26
• 2.1.3 地域氣候?qū)夥ㄖ惑w化的影響26-27
• 2.2. 校園光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)方法27-33
• 2.2.1 校園建筑屋面光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)方法27-29
• 2.2.2 校園建筑立面光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)方法29-33
• 2.3 校園光伏建筑一體化的工程實(shí)例33-41
• 2.3.1 香港理工大學(xué)校園光伏建筑一體化實(shí)踐33-35
• 2.3.2 南開(kāi)大學(xué)光伏并網(wǎng)發(fā)電示范電站35-36
• 2.3.3 清華大學(xué)校園光伏建筑一體化實(shí)踐36-39
• 2.3.4 美國(guó)洛杉磯市某中學(xué)建筑立面光伏建筑一體化工程39-40
• 2.3.5 英國(guó)諾丁漢大學(xué)朱比利校區(qū)光伏建筑一體化實(shí)踐40-41
• 第三章 校園光伏建筑一體化系統(tǒng)電力指標(biāo)計(jì)算模擬41-67
• 3.1 概述41-43
• 3.1.1 天津地區(qū)太陽(yáng)能資源概況41
• 3.1.2 天津大學(xué)新校區(qū)概況41-43
• 3.2 全年太陽(yáng)輻射模型的求取與分析——以天津大學(xué)新校區(qū)為例43-52
• 3.2.1 樹(shù)木對(duì)建筑立面全年太陽(yáng)輻射量的影響研究44-45
• 3.2.2 區(qū)域內(nèi)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)全年太陽(yáng)輻射模型的求取45-52
• 3.3 天津大學(xué)新校區(qū)光伏建筑一體化系統(tǒng)多方案計(jì)算52-67
• 3.3.1 概述及計(jì)算條件設(shè)定52-53
• 3.3.2 初步計(jì)算與結(jié)果檢驗(yàn)53-58
• 3.3.3 光伏發(fā)電組件全生命周期能耗研究58-60
• 3.3.4 校園 BIPV 系統(tǒng)年發(fā)電量?jī)?yōu)先配置方案的計(jì)算60-64
• 3.3.5 校園 BIPV 系統(tǒng)能量指標(biāo)優(yōu)先配置方案的計(jì)算64-67
• 第四章 校園光伏建筑一體化潛在電力貢獻(xiàn)率研究67-81
• 4.1 校園能耗的定義與分類67-69
• 4.2 天津大學(xué)新校區(qū)校園能耗模擬與統(tǒng)計(jì)69-78
• 4.2.1 面積統(tǒng)計(jì)核算及典型建筑的選取69-70
• 4.2.2 典型建筑的全年能耗模擬70-76
• 4.2.3 天津大學(xué)新校區(qū)的全年電耗統(tǒng)計(jì)計(jì)算76-78
• 4.3 校園光伏建筑一體化系統(tǒng)潛在電力貢獻(xiàn)率計(jì)算78-81
• 第五章 校園光伏建筑一體化的環(huán)境效益評(píng)估與BIPV系統(tǒng)計(jì)算表的建 立81-88
• 5.1 校園光伏建筑一體化系統(tǒng)環(huán)境效益初步評(píng)估81-83
• 5.2 基于 RETScreen International 的環(huán)境評(píng)估83-86
• 5.3 天津大學(xué)新校區(qū)光伏建筑一體化系統(tǒng)計(jì)算表的建立與使用86-88
• 總結(jié)88-90
• 主要研究成果88-89
• 存在的不足及今后研究方向89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明94-95
• 致謝95

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