استفاده در مقیاس وسیع از انرژی های فسیلی باعث شده است که بشر از دوران کشاورزی به عصر صنعتی در حال گذار باشد و عصر اطلاعات امروزی نیز به یک جریان ثابت انرژی برای حمایت نیاز دارد. با این حال، انتشار کربن بالا و آلودگی بالای ناشی از انرژی های فسیلی باعث تغییرات عمده ای در آب و هوای جهانی در کمتر از 200 سال شده است. آیا دوستان شمال متوجه شده اند که در دو سال گذشته بارندگی در شمال کشور من به طور قابل توجهی بیشتر بوده و سیل های شدیدتری در شهرها وجود داشته است. در آوریل امسال، بالاترین درجه حرارت در هند به 55 درجه رسید. مسائل زیست محیطی و آب و هوایی خطرات فزاینده ای را برای جامعه، مشاغل و افراد ایجاد می کند. بر اساس ابتکار موافقت نامه پاریس، انتشار جهانی دی اکسید کربن باید فوراً مهار شود و در سال 2050 به کاهش 80 درصدی انتشار کربن در مقایسه با 1990- 95 درصد هدف دست یابد. طبق گزارش تحقیقاتی دانشگاه Tsinghua در کشور من، تا سال 2050، انرژی غیرفسیلی باید بیش از 70 درصد از انرژی اولیه مصرفی را تشکیل دهد و انرژی غیرفسیلی حدود 90 درصد از کل تولید برق را تشکیل می دهد. مشاهده میشود که با این فرض که اهداف استراتژیک انرژی کشور من بدون تغییر باقی میماند، تولید برق فتوولتائیک خورشیدی در 30 سال آینده بازاری در سطح تریلیونها خواهد داشت. در 10 سال گذشته، نرخ رشد ترکیبی ظرفیت نصب شده فتوولتائیک چین از سال 2010 تا 2021، 63.7 درصد بوده است. در سال 2021، ظرفیت فتوولتائیک تازه نصب شده چین 54.9 گیگاوات بود. چین همچنین به کشوری با بزرگترین ظرفیت تولید برق تجدیدپذیر نصب شده در جهان تبدیل شده است.
1. فتوولتائیک متمرکز و فتوولتائیک توزیع شده
نیروگاه متمرکز فتوولتائیک فرم اولیه کاربرد تولید برق فتوولتائیک در چین است. نیروگاه فتوولتائیک متمرکز به نیروگاه فتوولتائیک در مقیاس بزرگ اطلاق می شود که به صورت متمرکز با استفاده از فضای وسیع و منابع انرژی خورشیدی نسبتاً پایدار در مناطق بیابانی ساخته شده است. برای ایفای نقش پیک تراشیدن، از ویژگی های مثبت پیک تراشیدن تابش خورشیدی و بار الکتریکی به طور کامل استفاده کنید. با این حال، کاستی هایی در کاربرد عملی فتوولتائیک متمرکز وجود دارد. مرکز ثقل اقتصادی کشور من در نواحی ساحلی جنوب شرقی است و تقاضای برق آن بسیار بیشتر از مناطق کم جمعیت شمال غربی است. از آنجایی که ظرفیت انتقال و توزیع برق شبکه برق به مراتب کمتر از ظرفیت تولید برق فتوولتائیک متمرکز است، منجر به پدیده جدی "ترک نور" شده است. اگرچه فناوری UHV کشور من مشکل انتقال برق از غرب به شرق را در سال های اخیر کاهش داده است، وضعیت کلی هنوز خوش بینانه نیست.
بنابراین، به منظور کاهش فشار ساخت و ساز نیروگاه های متمرکز، دولت به شدت از راه حل هایی برای نیروگاه های فتوولتائیک توزیع شده حمایت می کند. نیروگاههای فتوولتائیک پراکنده عموماً به سیستمهای تولید برق با ظرفیت نصب کم و چیدهشده در نزدیکی کاربران اطلاق میشوند. به طور کلی به یک شبکه برق با سطح ولتاژ 10 کیلوولت یا کمتر متصل است و دارای ویژگیهای توان خروجی نسبتاً کم، ارتقاء آسان، آلودگی کم است و میتواند کمبود برق را در مناطق محلی برطرف کند. در سال های اخیر، با ترویج شدید فتوولتائیک توزیع شده، نسبت ظرفیت نصب شده فتوولتائیک متمرکز به کاهش ادامه داده است. از نظر حجم کل، ظرفیت نصب شده فتوولتائیک متمرکز در چین همچنان 199.1 گیگاوات در سال 2021 خواهد بود که 65.0 درصد از کل ظرفیت فتوولتائیک نصب شده در چین را تشکیل می دهد. با این حال، از نظر افزایش، در سال 2021، ظرفیت جدید نصب شده فتوولتائیک توزیع شده در چین 29 گیگاوات خواهد بود که 55 درصد از کل ظرفیت نصب شده فتوولتائیک در کل سال را تشکیل می دهد.
2. BAPV و BIPV
با توسعه تدریجی نیروگاه های فتوولتائیک پراکنده در شهرها، به منظور صرفه جویی در زمین برای تأسیسات فتوولتائیک، ساختمان ها و فتوولتائیک توزیع شده ترکیب کاملی هستند، بنابراین ساختمان های شهری به حامل اصلی فتوولتائیک خورشیدی تبدیل شده اند. "اعلامیه برنامه آزمایشی توسعه فتوولتائیک توزیع شده سقف در شهرستان" صادر شده توسط اداره انرژی چین اشاره می کند که نسبت تولید برق فتوولتائیک نصب شده در کل مساحت سقف ساختمان های حزبی و دولتی نباید کمتر از 50 درصد باشد. کل مساحت سقف ساختمان های عمومی را می توان با تولید برق فتوولتائیک نصب کرد. کمتر از 40 درصد؛ کل مساحت سقف کارخانه های صنعتی و تجاری را می توان با نسبت تولید برق فتوولتائیک حداقل 30 درصد نصب کرد. مساحت کل سقف روستائیان را می توان با نسبت تولید برق فتوولتائیک حداقل 20 درصد نصب کرد. این سیاست کاربرد فتوولتائیک توزیع شده در ساختمان ها را تسریع می بخشد. در حال حاضر، دو شکل اصلی از ساختمانهای فتوولتائیک وجود دارد: BAPV (فتوولتائیک متصل به ساختمان)، همچنین به عنوان ساختمانهای فتوولتائیک خورشیدی "نصب شده" شناخته میشود و BIPV (فتوولتائیک مجتمع ساختمان)، همچنین به عنوان فتوولتائیک یکپارچه ساختمان شناخته میشود.
شکل اصلی BAPV اتصال سیستم فتوولتائیک به سطح ساختمان است که عمدتاً در پشت بام استفاده می شود و ماژول های فتوولتائیک معمولی از طریق براکت بر روی سقف فولادی رنگی یا سقف سیمانی ثابت می شوند. BIPV ادغام دستگاههای تولید برق فتوولتائیک در ساختمانها است که میتواند علاوه بر سقفها در صحنههایی مانند دیوارهای پردهای/سایهبانی/گلخانهها نیز اعمال شود. جدول زیر تفاوت بین BAPV و BIPV را در جنبه های مختلف نشان می دهد.
BIPV از نظر طراحی، مواد، عملکرد، ساخت، نگهداری و هزینه بر BAPV برتری دارد. منطقی است که BAPV باید به طور کامل با BIPV جایگزین شود. با این حال، داده های واقعی نشان می دهد که در سال های 2019 و 2020، ظرفیت جدید نصب شده BIPV در جهان به ترتیب 1.15 گیگاوات و 2.3 گیگاوات بوده است که تنها 0.95 درصد و 1.73 درصد از ظرفیت PV جدید نصب شده در آن را تشکیل می دهد. سال؛ در میان آنها، ظرفیت نصب شده BIPV در چین در سال 2020 709 مگاوات بود که تنها 709 مگاوات بود. ظرفیت نصب شده فتوولتائیک توزیع شده داخلی 4.5 درصد است که 1.5 درصد از کل ظرفیت فتوولتائیک تازه نصب شده را تشکیل می دهد. چرا BIPV تنها پس از برنده شدن در BAPV سهم بازار کمی را به خود اختصاص می دهد؟ در واقع، این عمدتا به دلیل سناریوهای کاربردی ساختمان فتوولتائیک است. فتوولتائیک ساختمان به بازار افزایشی و بورس تقسیم می شود و BAPV و BIPV تمرکزهای متفاوتی دارند.
BAPV عمدتاً در تبدیل سهام استفاده می شود:
(1) تأیید و تأیید آسان است و بازسازی ساختمان نیاز به تأیید ادارات مربوطه دارد و دشواری تأیید را می توان بدون تغییر ساختار اصلی ساختمان کاهش داد.
(2) مقرون به صرفه، اگر سقف به خوبی نگهداری شود، براکت های فتوولتائیک را می توان پس از درمان ساده اضافه کرد.
(3) دوره ساخت و ساز کوتاه است، سقف اصلی نیازی به برداشتن ندارد و زمان ساخت و ساز کاهش می یابد. (4) آسیب به ساختمان اصلی کاهش می یابد و بازسازی سقف به راحتی به بخشی از ساختار قدیمی ساختمان آسیب می رساند و نصب براکت ها می تواند درجه تغییر ساختاری را کاهش دهد.
BIPV بیشتر برای ساختمان های جدید مناسب است، عمدتاً در موارد زیر:
(1) برای پذیرش راحت است، ساختمان های جدید باید استانداردهای ساختمانی اجباری را رعایت کنند و ساختار ساختمان یکپارچه برای پذیرش راحت است.
(2) سرمایه گذاری کم است، BIPV در یک زمان تشکیل می شود و تغییر بعدی لازم نیست.
(3) دقت ساخت و ساز بالا است و ساختمان های جدید در مقیاس بزرگ توسط موسسه طراحی به صورت یکپارچه طراحی می شوند و الزامات ساختار ساختمان واضح است که می تواند خطرات پنهان حوادث را در مرحله بعدی کاهش دهد.
(4) ظرفیت نصب شده فتوولتائیک ها را افزایش دهید و BIPV را می توان برای سقف ها و نماها طراحی کرد تا اثر صرفه جویی در انرژی ساختمان ها را افزایش دهد.
(5) سازگاری طراحی قوی است و زیبایی شناسی ساختمان بهبود یافته است.
