光伏建筑一體化 ——“光伏+隔音墻”應用解決方案
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發表時間：2021-04-26 17:30
近年來，隨著太陽能光伏電站爆發式建設發展，占用了大量土地、電網、政府補貼等資源，造成土地資源短缺、電網改造需求加劇，度電補貼依賴嚴重等影響光伏行業發展的不利局面。為了更好的適應市場發展需求，解決土地資源、電能消納、度電補貼等問題，就必定要在原來的發展模式、技術領域和應用領域上有所突破和創新，因地制宜開拓 “光伏＋”應用領域，積極響應國家部署的清潔能源發展策略，促進新能源行業有序、健康發展。
光伏建筑一體化是“光伏+”的一種典型應用形式，即利用光伏組件作為建筑材料，發電供能的同時兼做建筑外圍護構件，既可以節約土地資源，發展綠色清潔能源，又能降低建筑能耗，促進節能減排，對于光伏產業和建筑行業是雙重利好，越來越多的人意識到這將掀起了一場綠色發展的新革命。
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圖1 光伏建筑一體化應用形式
隔音墻主要用于高速公路、高架橋、城市輕軌、地鐵等交通市政設施中，對附近居民區起到隔聲降噪的作用。大多數的隔音墻都設計為吸聲和隔聲混合型的產品，該產品的特點是對道路噪聲的產生和傳遞特征有針對性地控制，如汽車與道路摩擦聲或機車與軌道摩擦聲在道路下部，聲音有通過屏體上部繞射的特征，所以在設計上采用上下吸聲，中間隔聲的結構，這樣可以有效地減弱噪聲的繞射，聲屏障的中間使用反射型隔聲板，能有效地中斷聲波的傳播途徑。
現介紹一種光伏隔音墻應用解決方案，本方案中隔音墻下部設計為垂直波紋吸聲板，中間為雙玻雙面光伏組件板，代替傳統隔聲材料，上部為帶弧度的波紋吸聲板，能最大程度發揮隔音降噪的功能，還可發電提供清潔能源，促進節能減排。本文主要從光伏系統、電氣系統、電能消納、結構安裝、經濟效益、社會效益等方面對 “光伏+隔音墻”應用解決方案進行簡單的介紹。
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圖2 光伏隔音墻效果圖
光伏系統
綜合考慮光伏組件技術成熟度、運行可靠性以及項目所在地氣象條件、地理環境、施工條件、交通運輸等實際因素，本方案擬在某高架橋沿路兩側安裝光伏隔音墻，建設長度約為1公里。據電站運行數據研究表明，雙面組件垂直安裝時，東西向安裝和南北向安裝的發電量基本相當，受安裝方位和安裝角度影響較常規單面組件要小得多，因此，非常適合與隔音墻建筑結合，而且在不同的應用場景下，還可以增加系統發電量10—30%甚至更多的增益，具有可垂直安裝、雙面發電、環境適應性強等獨特優勢。
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圖3 垂直安裝發電功率曲線
電氣系統
在高速公路沿線、高架橋等建筑結構上安裝光伏隔音墻，光伏系統安裝容量受周邊環境影響，居民區一般受噪聲影響長度約為1公里，本方案以安裝光伏隔音墻1公里為例，組件陣列采用橫二垂直安裝方式，配置相應的通信系統、防雷接地系統等。
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圖4 電氣主接線圖
電能消納
目前國家政策鼓勵自發自用電能消納模式，光伏發電與隔音墻相結合，光伏系統所發的電能通過電能穩定性處理后，一部分可以給道路用電設施供電，給附近的加油站、服務區、收費站等供電，另一部分可以結合儲能技術的應用，將電能儲存起來，供用電設備夜間使用或供充電樁使用，隨著新能源汽車的發展和普及，光伏發電將極大限度解決偏遠地區供送電問題，提供最清潔、最經濟的能源。
光伏隔音墻作為聲屏障主要功能是隔音降噪，應符合聲屏障材料性能、結構構造、安裝高度等技術要求。比如根據光伏隔音墻與居民區相對位置條件設計隔音墻高度，根隔音降噪等級定制光伏組件玻璃厚度及組件構造等。一般來說，隔音墻高度約為3m~6m，本方案中隔音墻總高度設計為4m（1.2m防護欄+2.02m光伏組件系統+0.78m波紋吸聲板），支架固定在防護欄頂部，組件固定方式分為卡槽固定和壓塊固定，鋼構件在工廠完成加工、預制及防腐工藝，現場組裝，盡可能減少現場焊接，確保鏈接節點安全可靠。
光伏隔音墻安裝在高速道路、高架橋等交通設施兩旁，既能隔音降噪，又能發電，一舉兩得，并且光伏組件可以兼做建筑材料，可進一步降低光伏系統的建設成本，投資收益較好，有著巨大的市場潛力。
