在21世纪的今天，人类在生活、生产中所利用的主要能源为化石燃料，包括:煤炭、石油、天然气，这些化石能源极大的推动了人类社会的发展和进步。但鉴于化石能源的有限性、再生周期长、对环境污染严重等原因，新能源、可再生洁净能源的开发逐渐被提上日程。太阳能以其巨大、无穷的能量储备及独特的环保优势，必将成为21世纪人类社会所需能源的主要来源。建筑物作为能源消耗的一个主要方面，对其进行能量消耗的改造显得尤为重要，在这一大环境下，太阳能光伏发电与建筑一体化这一概念应运而生。

一、太阳能光伏系统和光伏建筑一体化(BIPV)

　　太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料在太阳光照射下产生电位差这一现象，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。其中独立运行系统又分为：直流负载独立系统和交流负载独立系统。光伏系统的应用领域十分广泛，包括：太空、交通、通讯、家庭灯具电源、光伏电站、太阳能建筑等。其中太阳能光伏建筑是现在和未来光伏发展中的一个重要方向。

　　光伏建筑一体化就是指在建筑设计初期，将新型太阳能光伏技术融入到建筑设计中，使之成为建筑的一个有机组成部分，统一设计、施工、调试。在设计时不仅要保证建筑的美学特性，还要保证太阳能光伏技术的可用性，因此应该从技术和美学两方面入手，使建筑设计与太阳能光伏技术有机结合，由此产生了“一体化设计” 。光伏建筑一体化系统主要有两种形式:光伏屋顶结构(PV—ROOF)和光伏墙结构(PV—WALL) 。其中光伏屋顶结构包括：光伏组件与低层建筑结合、光伏组件与小高层、高层建筑结合、光伏组件与公共建筑结合三种形式。BIPV系统一般由光伏阵列(电池板)、阵列与墙面(屋顶)间的冷却空气流道、支架、负载，有时还带有蓄电池、逆变器及有利于系统控制和调节的复杂装置等。

二、光伏建筑一体化的优点和存在问题

　　2.1光伏建筑一体化有如下优点：

　　（1）光伏构件可以作为墙体或屋顶的一部分，这既节省了建筑材料又减少了光伏系统本身的占地面积，这对于土地昂贵、人口密集的地段的城市建筑尤为重要。

　　（2）建筑物可实现能源的自给自足，这减少了远距离送电过程中的能量损失，并且可以缓解用电高峰期的供电紧张现象。同时，原地发电、原地供电的优点节省了电站对送电网的投资。

　　（3）太阳能作为清洁能源，避免了使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，其对环保的贡献是不容小觑的。

　　（4）随着不同功能和各种造型、色彩光伏模块的诞生，建筑物的总体造价不断下降。

　　（5）由于光伏阵列被安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，降低了室外综合温度，减少了墙体温度、降低了室内空调冷负荷，在节省能源的同时又制造了新能源。

　　2.2存在问题：

BIPV光伏发电系统作为一个新生事物，其能否普及是建立在它是否经济的基础上的。光伏系统的总费用包括初始投资额和运行费用，初始投资额包括光伏系统的全部模块购买、施工、及直接投资的费用，包括规划、地皮、地面整顿、通输、基建等。运行费用包括人员工资、定期维护、间或有之的必要的检修及其他可能的税收、保险金等。其费用消耗是一个动态、长期的过程，在此过程中，存在诸多的不可预见性，用于BIPV光伏发电系统的经济性评价方法依然是需要研究的课题。

三、光伏系统的设计原则

在对BIPV光伏发电系统进行设计时，会有诸多因素影响系统的设计，如：

太阳能电池方阵上的倾斜角度、建筑地理位置、地形、建筑物形态，太阳能电池充放电控制器元器件的性能、质量，负载的用电情况等。因此在对其进行设计时，需要调查、获取详尽的相关资料，包括建筑的地理位置、本地的气象资料、建筑及周边的现场情况、负载情况等，尽量使得光伏组件在满足供电需求和建筑物美观的基础上，经济上更划算。

四、光伏建筑一体化应注意的问题

在光伏建筑一体化设计中应注意如下几个方面：

　　4.1 建筑物整体的艺术性

建筑设计的美观性是不容忽视的。在设计时要保持建筑物视觉上的整体性和统一性，并且要充分发挥光伏材料本身的视觉特色和形式美，将材料的不同样式和特色与建筑有机的结合起来。

　　4.2 技术性：

在安装光伏发电系统各个模块时，必须考虑其安装方式。在安装过程中应注意电池方阵与周围建材的平滑连接，还要考虑系统能很好的通风降温。

　　4.3 安全性

安全是任何一个建筑设计首要关注的问题。在安装时，应考虑屋顶的承载能力和太阳电池板对屋顶载荷的影响，同时也要考虑太阳电池板自身载荷和抵抗狂风、冰雹等自然现象冲击的能力，保证光伏系统与建筑的安全可靠。

五、国内外光伏建筑一体化发展现状

联合国能源机构最近的调查报告指出:太阳能光伏节能建筑将成为21世纪初市场的一个热点，成为21世纪最重要的新兴产业。西方一些发达国家，特别是美国、德国和日本，在光伏建筑一体化设计上起源较早，因此其设计技术已相当成熟，也积累了较丰富的设计经验。

有“光伏黑洞”之称的德国是世界上应用太阳能、实现太阳能建筑一体化的强国。1990年，其首先开始实施“一千屋顶计划”，鼓励居民住宅与公共建筑覆盖光伏发电设备。

有着丰富的太阳能的日本也很重视太阳能光伏建筑一体化技术的研究和利用。上世纪90年代，日本投入80亿日元巨资用于太阳能光伏电池的生产，并资助一些大学、科研机构和公司进行开发研究。

中国政府早在1987年就鼓励可再生能源的使用，但是太阳能光伏建筑起步较晚，技术也较落后。在政府对可再生能源利用的重视以及部分地区供电需求无法满足现状的压力下，中国的太阳能光伏技术有了初步的发展。而后，随着光伏发电领域的转变，我国的光伏建筑一体化系统的研究与开发己取得了很大的发展。如在2008年，北京奥运场馆外墙装有太阳能电池、周围80%—90%的路灯和洗浴热水将来自太阳能光伏技术。在上海有“10万太 阳能屋顶计划”，无锡、苏州等地有关单位也在策划有关光伏推广计划。