光伏建筑瓷磚的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種光伏建筑瓷磚，包括上蓋板低鐵鋼化玻璃(1)；低鐵鋼化玻璃(1)的下層安裝有太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組(3)；太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組(3)與低鐵鋼化玻璃(1)之間通過(guò)PVB材料(2)粘合；太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組(3)由小電池片陣列式排布組成。太陽(yáng)能電池的輸出端連接逆變器設(shè)備后，連入電網(wǎng)供電。所述逆變器控制端連接了定頻積分控制模塊。本實(shí)用新型基于定頻積分控制逆變器，穩(wěn)定輸出交流電流，使電流與電網(wǎng)同頻同相的正弦波，從而有效達(dá)到并網(wǎng)送電要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光伏建筑瓷磚
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能建筑【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種利用太陽(yáng)能發(fā)電建筑瓷磚的并網(wǎng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏(PVor photovoltaic)是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)(photovoltaic powersystem)的簡(jiǎn)稱(chēng)。是一種利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。
[0003]現(xiàn)在最常見(jiàn)的能利用太陽(yáng)能的設(shè)備是傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池，其整體結(jié)構(gòu)包括如下:最上面一層為透光的鋼化玻璃，中間為電池板，最下面為不透光的白板底板；各層之間均用EVA材料粘合；底板用鋁合金邊框固定。這樣的太陽(yáng)能設(shè)備存在很多不足，首先是太陽(yáng)能利用率不高，并且使用環(huán)境受到一定的限制，這樣的太陽(yáng)能設(shè)備不能用在需要透光的環(huán)境中；其次，這樣的傳統(tǒng)的太陽(yáng)能設(shè)備的粘合劑EVA材料的膠連度受溫度影響很大，EVA的膠聯(lián)度直接影響到太陽(yáng)能整個(gè)組件的性能以及使用壽命。在熔融狀態(tài)下，EVA與晶體硅太陽(yáng)能電池片、玻璃產(chǎn)生粘合，在這過(guò)程中既有物理也有化學(xué)的鍵合。未經(jīng)改性的EVA透明、柔軟，有熱熔粘合性，熔融溫度低，熔融流動(dòng)性好。但是其耐熱性較差，易延伸而低彈性，內(nèi)聚強(qiáng)度低而抗蠕變性差，易產(chǎn)生熱脹冷縮導(dǎo)致晶片碎裂，使得粘接脫層。此外，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池底板上的鋁合金邊框耐腐蝕性不高，不抗用，且容易變形，易老化和泛黃，影響整個(gè)組件的使用壽命和美觀。這整個(gè)的太陽(yáng)能設(shè)備都不能與建筑合為一體，只能單純的安裝在建筑物上，占用額外的空間，不能實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化。所謂光伏建筑一體化即BIPV (BuildingIntegrated PV，PV即Photovolta-1c)。光伏建筑一體化(BIPV)技術(shù)是將太陽(yáng)能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。光伏建筑一體化(BIPV)不同于光伏系統(tǒng)附著在建筑上(BAPV:Building Attached PV)的形式?，F(xiàn)代化社會(huì)中，人們對(duì)舒適的建筑熱環(huán)境的追求越來(lái)越高，導(dǎo)致建筑采暖和空調(diào)的能耗日益增長(zhǎng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑用能已占全國(guó)總能耗的30% — 40%，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了一定的制約作用。光伏建筑一體化，是應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電的一種新概念，簡(jiǎn)單地講就是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面來(lái)提供電力。根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，光伏建筑一體化可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是光伏方陣與建筑的結(jié)合。這種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用。另一類(lèi)是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電米光頂?shù)?。在這兩種方式中，光伏方陣與建筑的結(jié)合是一種常用的形式，特別是與建筑屋面的結(jié)合。由于光伏方陣與建筑的結(jié)合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應(yīng)用的最佳安裝方式，因而倍受關(guān)注。光伏方陣與建筑的集成是BIPV的一種高級(jí)形式，它對(duì)光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿(mǎn)足光伏發(fā)電的功能要求同時(shí)還要兼顧建筑的基本功能要求。
[0004]實(shí)用新型專(zhuān)利(CN200920248281.7)公開(kāi)了一種能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚，包括低鐵鋼化玻璃，其下層安裝的太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組，太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組下層安裝PET板，太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組與低鐵鋼化玻璃和PET板之間均通過(guò)PVB材料粘合，在整個(gè)設(shè)備外側(cè)還安裝有薄質(zhì)不銹鋼邊框。本實(shí)用新型使用具有很強(qiáng)的粘結(jié)性、韌性和彈性的PVB材料作粘合劑，提高抗震抗沖擊能力，并保證不開(kāi)裂，改良傳統(tǒng)易老化、易泛黃的缺點(diǎn)；采用了在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能的PET材料作為下底板，提高了物理化學(xué)性能；環(huán)保經(jīng)濟(jì)又健康，符合現(xiàn)階段光伏建筑一體化的設(shè)計(jì)要求；薄質(zhì)不銹鋼邊框的使用，增加其使用壽命，提高其耐磨性和耐腐蝕性，提高穩(wěn)固性。
[0005]如何能夠?qū)崿F(xiàn)其有效并網(wǎng)是要解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于定頻積分控制逆變器，穩(wěn)定輸出交流電流，使電流與電網(wǎng)同頻同相的正弦波，從而達(dá)到并網(wǎng)送電要求。
[0007]本發(fā)明光伏建筑瓷磚，包括用作上蓋板的低鐵鋼化玻璃，低鐵鋼化玻璃的下層安裝有能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組，太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組與低鐵鋼化玻璃之間通過(guò)PVB材料粘合。太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組下層安裝有用作瓷磚底板的不透明PET板，PET板通過(guò)PVB材料與電池組件粘合。其中，太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組由小電池片陣列式排布組成。所述太陽(yáng)能電池的輸出端連接逆變器設(shè)備后，連入電網(wǎng)供電。所述逆變器控制端連接了定頻積分控制模塊。
[0008]優(yōu)選方式下，所述逆變器包括依次連接的輸入端、PI調(diào)節(jié)模塊、定頻積分控制模塊、PWM電路模塊、橋路模塊以及輸出端，所述輸出端反饋逆變器輸出電感電流送至所述定頻積分控制模塊。
[0009]此外，瓷磚的不銹鋼邊框?yàn)榫匦谓Y(jié)構(gòu)，四個(gè)邊分別設(shè)置有凹口。在使用時(shí)，相鄰兩塊瓷磚對(duì)接，凹口相對(duì)，對(duì)置的凹口內(nèi)設(shè)置有連接件。連接件上設(shè)置有用于各個(gè)瓷磚的太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組實(shí)現(xiàn)電池片串聯(lián)或并聯(lián)的插頭。最優(yōu)方式下，連接件上還設(shè)置有用于定位插接邊框凹口的插接柱。
[0010]此外，在本發(fā)明的能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚外側(cè)安裝有具有很強(qiáng)的耐磨性和耐腐蝕性的薄質(zhì)不銹鋼邊框,這樣的邊框具有很高的耐腐蝕性和耐磨性,并且不易變形,提高了整個(gè)建筑玻璃的使用壽命和穩(wěn)固性。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，摒棄傳統(tǒng)的EVA粘合方法，采用PVB材料，這種PVB材料有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，在玻璃受到外力猛烈撞擊而破碎時(shí)，這層材料會(huì)吸收大量能量，玻璃碎片會(huì)牢牢粘附在PVB中間材料上，玻璃碎片不會(huì)飛散，從而使可能產(chǎn)生的傷害減少到最低程度，并且能夠保證整個(gè)建筑瓷磚不開(kāi)裂，改良傳統(tǒng)瓷磚易老化、泛黃的缺點(diǎn)。而且本發(fā)明采用表面平滑有光澤的PET板作為下底板，PET板在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長(zhǎng)期使用溫度范圍可達(dá)120°C，電絕緣性?xún)?yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好；它具有良好的力學(xué)性能，耐折性好；它耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑；且具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期使用可耐150°C高溫，可耐-70°C低溫，且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很小；其氣體和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。本發(fā)明使用的上層蓋板是低鐵鋼化玻璃，這種玻璃具有高于92%的透光率，并且同時(shí)具有極高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，不僅環(huán)保健康，而且能夠減少電能的消耗，節(jié)約資源實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化。在整個(gè)建筑瓷磚的外部，還設(shè)計(jì)有薄質(zhì)不銹鋼邊框，它比鋁合金邊框具有更高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使其不易變形，并提高耐腐蝕性，增加能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚的使用壽命。
[0012]本發(fā)明基于定頻積分控制逆變器，穩(wěn)定輸出交流電流，使電流與電網(wǎng)同頻同相的正弦波，從而有效達(dá)到并網(wǎng)送電要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是光伏建筑瓷磚的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1中光伏建筑瓷磚的分層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是光伏建筑瓷磚外側(cè)的不銹鋼邊框凹口處剖面的正面投影結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是用于連接瓷磚組件的插接件立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是相鄰兩片瓷磚連接時(shí)凹口處剖面的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為不銹鋼邊框凹口處局部立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7是定頻積分控制的工作原理圖。
[0020]圖8是逆變器控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明光伏建筑瓷磚，包括透光的上蓋板低鐵鋼化玻璃1，低鐵鋼化玻璃I具有很高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，其透光率可達(dá)到92%以上，可以大大提高整個(gè)太陽(yáng)能組件的光能轉(zhuǎn)化率。如圖2所示，低鐵鋼化玻璃I下層安裝有能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組3，太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組3與低鐵鋼化玻璃I之間用PVB材料2粘合，有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，在玻璃受到外力猛烈撞擊而破碎時(shí)，這層材料會(huì)吸收大量能量，玻璃碎片會(huì)牢牢粘附在PVB中間材料上，玻璃碎片不會(huì)飛散，從而使可能產(chǎn)生的傷害減少到最低程度，并且能夠保證整個(gè)建筑瓷磚不開(kāi)裂，改良傳統(tǒng)瓷磚易老化、泛黃的缺點(diǎn)。
[0022]PVB材料2下層安裝的太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組3，如圖1所示，它是由整齊排列的小電池片組成，片與片之間有縫隙。在電池組件3的下層安裝有用作瓷磚底板的PET板5，它通過(guò)PVB材料4與電池組件3粘合在一起。這里使用PET膜表面平滑有光澤，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120°C，電絕緣性?xún)?yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好；它具有良好的力學(xué)性能，耐折性好。
[0023]如圖3所示本發(fā)明瓷磚在不銹鋼邊框凹口處剖面的正面投影結(jié)構(gòu)。圖中顯示出不銹鋼邊框11為矩形結(jié)構(gòu)，四個(gè)邊分別設(shè)置有凹口。結(jié)合圖6所示，凹口位于不銹鋼邊框11側(cè)邊的平面內(nèi)。優(yōu)選方式下，凹口與太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組3位于一個(gè)層面上，用于設(shè)置電池片的串并聯(lián)引線(xiàn)。在使用時(shí)，如圖5所示，相鄰兩塊瓷磚對(duì)接，凹口相對(duì)，在對(duì)置的凹口內(nèi)設(shè)置有連接件12。
[0024]連接件12的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，其上設(shè)置有實(shí)現(xiàn)相鄰瓷磚上電池片串聯(lián)或并聯(lián)的插頭14 (圖中省略下底部插頭)。最優(yōu)方式下，連接件12上還設(shè)置有用于插接邊框11凹口實(shí)現(xiàn)定位連接的插接柱13。
[0025]上述不銹鋼邊框11的規(guī)格優(yōu)選方式下為統(tǒng)一的矩形規(guī)格，且尺寸統(tǒng)一，從而方便制造模具，降低制造成本。而且連接件12上用于電池片串/并聯(lián)的插頭14根據(jù)需要可以設(shè)置成可換的多組插頭，用于連接方式的選擇，實(shí)現(xiàn)相鄰瓷磚組件中所有電池片的串聯(lián)或并聯(lián)。此外，用于定位連接的插接柱13最好以過(guò)盈方式連接于瓷磚的凹口中，從而實(shí)現(xiàn)可
靠連接。
[0026]在整個(gè)太陽(yáng)能塊狀組件的外部設(shè)計(jì)有由薄質(zhì)不銹鋼材料制作的邊框，該邊框具有很強(qiáng)的耐腐蝕性和耐磨性，并且不易變形，使得本發(fā)明的能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚的使用壽命增長(zhǎng)，并將其安裝簡(jiǎn)單化，為使用者帶來(lái)方便?？蓪⑵溆米饕环N建筑材料，用于建筑所需要的位置，為其提供環(huán)保的能量，供其取暖照明等，大大減少電能的消耗，并且與房屋建筑合為一體，不占用額外空間，并能符合光伏建筑一體化設(shè)計(jì)要求，省錢(qián)經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，而且本發(fā)明的能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚由于使用了 PVB材料作為粘合劑，拓寬了其適用的溫度范圍，給生產(chǎn)和生活帶來(lái)極大的方便，并且使用了具有極高透光率的低鐵鋼化玻璃I作為上蓋板，提高了光能利用率，提高了能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚的性能，更加安全和實(shí)用。使用的PET板作為下底板，增強(qiáng)了整個(gè)設(shè)備的物理化學(xué)性能，提高其耐酸堿和耐腐蝕性，增加了使用壽命。本發(fā)明的能利用太陽(yáng)能發(fā)電的建筑瓷磚在整體結(jié)構(gòu)外使用了薄質(zhì)不銹鋼邊框，提高了其耐磨性和耐腐蝕性，并且不易變形，使得安裝更加方便容易，其不易變形的特點(diǎn)給人們的安裝帶來(lái)很大方便，不僅省時(shí)省力，還提高了其自身的使用壽命。
[0027]此外，光伏建筑玻璃的電能輸出端連接逆變器設(shè)備后，連入電網(wǎng)供電。其中，所述逆變器控制端連接了定頻積分控制模塊。定頻積分控制的原理如圖7所示，定頻積分控制是指保持電路工作的開(kāi)關(guān)頻率fs不變，而通過(guò)積分器和D觸發(fā)器來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間Tm和關(guān)斷時(shí)間T。^。開(kāi)關(guān)輸出y(t)完全抑制了輸入干擾，線(xiàn)性的再現(xiàn)了給定信號(hào)(t)。基于單周期控制技術(shù)的定頻積分控制可以將一個(gè)非線(xiàn)性開(kāi)關(guān)變成一個(gè)線(xiàn)性開(kāi)關(guān)。這種控制可以有效抑制輸入信號(hào)的擾動(dòng)，使得系統(tǒng)的輸出迅速跟蹤輸入給定的變化，系統(tǒng)具有優(yōu)良的抗擾動(dòng)性和跟隨性能。
[0028]如圖8所示，逆變器包括依次連接的輸入端、PI調(diào)節(jié)模塊、定頻積分控制模塊、PWM電路模塊、橋路模塊以及輸出端， 所述輸出端反饋逆變器輸出電感電流L連至所述定頻積分控制模塊。逆變器獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，只需在并網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)電壓外環(huán)，控制逆變器輸出電壓即可。與逆變器并網(wǎng)工作時(shí)相比，基于定頻積分電流環(huán)的控制參數(shù)不變，系統(tǒng)的檢測(cè)量不變，仍是逆變器輸出端電壓和電感上流過(guò)的電流。增加的電壓外環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，逆變器輸出電壓達(dá)到參考電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏建筑瓷磚，包括上蓋板低鐵鋼化玻璃(I);所述低鐵鋼化玻璃(I)的下層安裝有太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組⑶；所述太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組⑶與低鐵鋼化玻璃⑴之間通過(guò)PVB材料(2)粘合；所述太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組(3)下層安裝有用作瓷磚底板的不透明PET板(5)板(5)與太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組⑶通過(guò)PVB材料⑷粘合；所述太陽(yáng)能電池片串并聯(lián)組(3)由小電池片陣列式排布組成； 所述太陽(yáng)能電池的輸出端連接逆變器設(shè)備后，連入電網(wǎng)供電，其特征在于，所述逆變器控制端連接了定頻積分控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏建筑瓷磚，其特征在于，所述逆變器包括依次連接的輸入端、PI調(diào)節(jié)模塊、定頻積分控制模塊、PWM電路模塊、橋路模塊以及輸出端，所述輸出端反饋逆變器輸出電感電流送至所述定頻積分控制模塊。
【文檔編號(hào)】E04D13/18GK203406805SQ201320410336
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】熊小偉 申請(qǐng)人:大連森谷新能源電力技術(shù)有限公司