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摘 要： 清洁能源 - 太阳能在建筑行业的应用发展迅速、前景广泛。根据这一趋势，以某大学新建校区节能示范项目为例，提出铜铟镓硒（CIGS）
光伏组件建筑一体化方案，介绍了 CIGS 光伏组件的技术特点，分析了 BIPV（Building-integrated Photovoltaics）工程电气系统设计工作中的要点。
关键词： 铜铟镓硒；光伏建筑一体化；光伏系统设计
引言
随 着 社 会 发 展 及 智 联 网 、物 联 网 系 统 的 推 广 和 应 用 ，电 能 耗 能 持 续 增 长 ，建 筑 用 电 成 为 城 市 中 主 要 的 碳 排 放 来 源 。在“ 十 四 五 ”
规 划 倡 导 的 能 源 结 构 调 整 、 转 型 、 提 升 的 发 展 趋 势 下 ， 超 低 能 耗 建 筑 、 零 能 耗 建 筑 成 为 建 筑 设 计 的 重 要 发 展 方 向 。 太 阳 能 作 为 可
再 生 清 洁 能 源 提 供 了 有 效 降 低 建 筑 碳 排 放 的 手 段 。 柔 性 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件 因 其 光 电 转 换 效 率 高 、 衰 减 周 期 长 、 与 建 筑 外
立 面 集 成 性 强 、 维 护 简 单 、 安 装 成 本 低 等 特 点 ， 得 到 了 更 多 的 应 用 。
1 项目背景
本 项 目 位 于 重 庆 市 滨 江 区 ， 是 为 某 大 学 新 建 的 研 究 生 校 区 ， 使 用 功 能 集 教 学 区 、 科 研 区 、 学 生 宿 舍 区 、 专 家 公 寓 区 、 公 共 服
务 及 配 套 区 为 一 体 。 项 目 位 于 山 体 北 侧 ， 受 地 域 、 地 块 条 件 限 制 （ 表 1 、 表 2 ） ， 周 围 虽 无 明 显 遮 挡 ， 但 光 照 条 件 一 般 ， 传 统 晶
硅 组 件 发 电 效 率 不 高 ， 投 资 回 收 周 期 长 ， 且 较 难 与 建 筑 外 观 达 成 一 致 。
表 1 中国太阳能日照时数和年辐射量
表 2 太阳能资源数据
从 上 表 可 以 看 出 ，重 庆 地 区 属 五 类 太 阳 能 资 源 一 般 地 区 ，全 年 总 辐 射 量 在 3 7 8 0 M J / ㎡ 以 下 ，同 时 本 项 目 坐 落 于 山 体 北 侧 ，冬 、
春 季 日 照 条 件 不 佳 。 经 方 案 比 选 确 定 采 用 C I G S 光 伏 建 筑 一 体 化 （ C I G S - B I P V ） 的 建 筑 形 式 ， 即 利 用 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件
弱 光 性 好 、 高 温 特 性 稳 定 的 材 料 特 性 与 建 筑 外 围 护 结 构 相 融 合 ， 最 大 程 度 的 提 高 光 电 转 换 率 、 减 少 对 建 筑 用 地 的 占 用 ， 同 时 提 升
建 筑 的 科 技 含 量 ， 与 校 区 的 学 术 科 研 氛 围 相 契 合 。
2 技术特性
铜 铟 镓 硒（ C I G S ）薄 膜 组 件 是 由 衬 底（ 玻 璃 / 不 锈 钢 / 塑 料 ）、
背 电 极 （ M o ） 、 吸 收 层 （ C I G S ） 、 n 型 缓 冲 层 （ C d s ） 、 透 明 导 电
窗 口 层 （ i - Z n o 与 Z n o : A 1 薄 膜 ） 以 及 N i / A l / N i 栅 电 极 组 成 ， 如 图
1 所 示 ， 具 有 弱 光 性 、 耐 温 性 、 灵 活 性 的 产 品 特 点 [ 1 ]。
2.1 弱光性
C I G S 光 伏 组 件 在 低 光 照 射 条 件 下 ，如 阳 光 不 太 强 的 早 餐 、傍 晚 、
阴 天 以 及 临 近 建 筑 物 遮 挡 ， 也 能 有 稳 定 的 电 力 输 出 ， 满 足 重 庆 地 区
在 云 雾 多 、日 照 少 的 天 气 条 件 下 正 常 的 供 应 需 求 ，散 射 光 接 受 率 高 ，
利 用 率 高 ， 不 受 地 形 条 件 的 限 制 。 在 有 少 量 遮 挡 情 况 下 ， 发 电 量 要
高 出 晶 硅 组 件 4 0 % ~ 5 0 % 。
2.2 耐温性
重 庆 地 区 属 亚 热 带 季 风 气 候 ， 夏 季 炎 热 ， 传 统 晶 硅 组 件 在 工 作
温 度 高 于 标 准 测 试 温 度 2 5 ℃ 时 ， 最 佳 输 出 功 率 会 有 所 下 降 。 而 在 相
某大学新建校区 CIGS 光伏一体化电气设计方案分析
葛 丹 李 伟 涂 欣／ 中 国 建 筑 标 准 设 计 研 究 院 有 限 公 司 北 京 1 0 0 0 4 4
摘 要： 清洁能源 - 太阳能在建筑行业的应用发展迅速、前景广泛。根据这一趋势，以某大学新建校区节能示范项目为例，提出铜铟镓硒（CIGS）
光伏组件建筑一体化方案，介绍了 CIGS 光伏组件的技术特点，分析了 BIPV（Building-integrated Photovoltaics）工程电气系统设计工作中的要点。
关键词： 铜铟镓硒；光伏建筑一体化；光伏系统设计
图 1 铜铟镓硒（CIGS）结构
50 | CHINA HOUSING FACILITIES
建筑设计
同 的 日 照 条 件 下 ， C I G S 电 池 具 有 较 低 的 温 度 系 数 和 优 良 的 伏 安 特 性 ， 受 温 度 影 响 比 晶 体 硅 组 件 要 小 得 多 ， 发 电 稳 定 性 更 强 ，
可 满 足 重 庆 地 区 夏 季 的 发 电 量 及 光 伏 系 统 稳 定 性 要 求 [ 2 ]。
2.3 光电转换率
根 据 研 究 数 据 表 明 ， 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 电 池 的 实 验 室 效 率 已 达 到 3 1 . 6 % ， 1 2 0 0 m m X 6 0 0 m m 大 面 积 组 件 的 效 率 也 可 达 到
1 7 . 6 % 以 上 ， 在 弱 光 、 高 温 环 境 中 ， C I G S 薄 膜 组 件 与 晶 硅 组 件 相 比 ， 发 电 量 分 别 高 9 % 和 8 % [ 3 ]。
2.4 灵活性
不 同 于 传 统 晶 硅 分 布 式 组 件 ， C I G S 薄 膜 作 为 基 底 ， 可 充 分 与 建 筑 围 护 结 构 相 融 合 ， 在 安 全 性 、 美 观 性 和 科 技 感 上 充 分 满 足 业
主 诉 求 ， 营 造 超 一 流 智 慧 校 园 。
综 合 上 述 C I G S 薄 膜 组 件 的 技 术 特 性 ， 其 在 弱 光 环 境 中 、 高 温 及 多 雾 的 环 境 下 ， 发 电 效 率 优 于 晶 硅 组 件 和 非 晶 硅 薄 膜 组 件 ， 更
适 合 在 本 项 目 中 应 用 （ 表 3 ） 。
表 3 晶硅、非晶硅薄膜、CIGS 薄膜特性比较
3 光伏系统设计
在 本 项 目 规 划 阶 段 ， 就 考 虑 了 光 伏 组 件 的 光 照 条 件 、 朝 向 及 倾 角 布 设 ， 尽 量 避 免 遮 挡 ， 最 大 化 获 得 太 阳 能 辐 射 量 。 其 次 ， 结
合 建 筑 方 案 设 计 ， 充 分 考 虑 美 学 要 求 ， 对 光 伏 组 件 的 线 缆 等 汇 流 、 传 输 配 件 进 行 合 理 隐 藏 。
3.1 组件布置
本 项 目 C I G S 组 件 参 数 及 具 体 安 装 容 量 详 见 表 4 、 表 5 、 效 果 图 1 ~ 3 。
表 4 组件参数表
表 5 光伏系统安装容量及方式表
2023.09 | 51
建筑设计
效果图 3 光伏车棚贴装
效果图 2 图书馆屋顶墙面垂直安装
效果图 1 体育馆弧形屋面贴装
光 伏 组 件 串 的 串 联 数 ， 利 用 G B 5 0 7 9 7 - 2 0 1 2 《 光 伏 发 电 站
设 计 规 范 》 中 的 组 串 公 式 进 行 计 算 ：
( 1 )
( 2 )
式 中 ， K V — — 光 伏 组 件 的 开 路 电 压 温 度 系 数
K V ’ — — 光 伏 组 件 的 工 作 电 压 温 度 系 数
N — — 光 伏 组 件 的 串 联 数 （ N 取 整 ）
t — — 光 伏 组 件 工 作 条 件 下 的 极 限 低 温 （ ℃ ）
t ’ — — 光 伏 组 件 工 作 条 件 下 的 极 限 高 温 （ ℃ ）
V d c m a x— — 逆 变 器 允 许 的 最 大 直 流 输 入 电 压 （ V ）
V
m p p t m a x — — 逆 变 器 M P P T 电 压 最 大 值 （ V ）
V
m p p t m i n — — 逆 变 器 M P P T 电 压 最 小 值 （ V ）
V
o c — — 光 伏 组 件 的 开 路 电 压 （ V ）
V
p m — — 光 伏 组 件 的 工 作 电 压 （ V ）
根 据 以 上 公 式 ， 结 合 排 布 方 式 ， 分 别 计 算 得 到 各 安 装 区 域
的 组 件 串 联 方 案 ， 即 每 串 光 伏 组 件 为 2 5 块 ， 5 块 为 一 组 直 流 汇
流 后 经 逆 变 器 、 隔 离 变 压 器 接 入 所 在 单 体 0 . 4 k V 配 电 系 统 。 在
接 入 点 处 设 有 双 向 计 量 电 表 ， 检 测 系 统 实 时 发 电 数 据 ， 接 入 能
效 监 管 系 统 平 台 。
4 发电量测算
利 用 G B 5 1 3 4 8 - 2 0 1 9 《 民 用 建 筑 电 气 设 计 标 准 》 中 光 伏
发 电 系 统 的 预 测 发 电 量 公 式 ：
E P= H A× PEaA × K （ 其 中 E P 为 年 发 电 量 （ k W h / a ） 、 H A 为 水 平
面 年 太 阳 能 总 辐 射 量 [ k W h / ( ㎡ · a ) ] 、 P A 为 光 伏 组 件 安 装 容 量
（ k W
p） 、 E a 为 标 准 条 件 下 的 辐 照 度 （ k W h / ㎡ ） 、 K 为 综 合 效 率
系 数 ） 进 行 测 算 ， 得 到 C I G S 薄 膜 组 件 的 年 发 电 量 如 下 表 4 ：
表 4 CIGS 组件发电量测算表
经 初 步 测 算 ，本 项 目 C I G S 薄 膜 组 件 整 体 安 装 面 积 4 2 0 0 ㎡ ，
年 总 发 电 量 约 为 2 9 . 6 万 度 。 按 电 价 0 . 6 5 元 / k W h 计 算 ， 每 年 可
节 约 电 费 约 1 9 . 2 4 万 元 ， 可 减 少 碳 排 放 约 1 9 1 吨 。
结语
本 文 介 绍 了 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件 的 技 术 特 性 ， 分 析 了 C I G S - B I P V 工 程 应 用 实 例 ， 提 出 光 伏 系 统 设 计 方 案 。 因 本 项 目 还
在 建 设 中 ，测 算 数 据 未 得 到 验 证 ，但 通 过 分 析 数 据 可 看 到 铜 铟 镓 硒（ C I G S ）电 池 在 太 阳 能 资 源 匮 乏 地 区 具 有 较 为 高 效 的 发 电 效 率 ，
为 此 类 项 目 提 供 了 一 种 可 行 的 可 再 生 能 源 利 用 方 案 。
参考文献
[1] 琚京蒙 , 赵天宏 . 铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化发展与应用 [J]. 安徽建筑 ,2020,27(08):129-131.
[2] 房建军 , 汤洋 .CIGS 光伏建筑一体化电气系统设计初探 [J]. 建筑学报 ,2019(S2):88-91.
[3] 孔凡迪 . 铜铟镓硒及硅基异质结光伏系统设计分析与讨论 [J]. 智能建筑电气技术 ,2021,15(05):38-40+45.
光伏组件建筑一体化方案，介绍了 CIGS 光伏组件的技术特点，分析了 BIPV（Building-integrated Photovoltaics）工程电气系统设计工作中的要点。
关键词： 铜铟镓硒；光伏建筑一体化；光伏系统设计
引言
随 着 社 会 发 展 及 智 联 网 、物 联 网 系 统 的 推 广 和 应 用 ，电 能 耗 能 持 续 增 长 ，建 筑 用 电 成 为 城 市 中 主 要 的 碳 排 放 来 源 。在“ 十 四 五 ”
规 划 倡 导 的 能 源 结 构 调 整 、 转 型 、 提 升 的 发 展 趋 势 下 ， 超 低 能 耗 建 筑 、 零 能 耗 建 筑 成 为 建 筑 设 计 的 重 要 发 展 方 向 。 太 阳 能 作 为 可
再 生 清 洁 能 源 提 供 了 有 效 降 低 建 筑 碳 排 放 的 手 段 。 柔 性 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件 因 其 光 电 转 换 效 率 高 、 衰 减 周 期 长 、 与 建 筑 外
立 面 集 成 性 强 、 维 护 简 单 、 安 装 成 本 低 等 特 点 ， 得 到 了 更 多 的 应 用 。
1 项目背景
本 项 目 位 于 重 庆 市 滨 江 区 ， 是 为 某 大 学 新 建 的 研 究 生 校 区 ， 使 用 功 能 集 教 学 区 、 科 研 区 、 学 生 宿 舍 区 、 专 家 公 寓 区 、 公 共 服
务 及 配 套 区 为 一 体 。 项 目 位 于 山 体 北 侧 ， 受 地 域 、 地 块 条 件 限 制 （ 表 1 、 表 2 ） ， 周 围 虽 无 明 显 遮 挡 ， 但 光 照 条 件 一 般 ， 传 统 晶
硅 组 件 发 电 效 率 不 高 ， 投 资 回 收 周 期 长 ， 且 较 难 与 建 筑 外 观 达 成 一 致 。
表 1 中国太阳能日照时数和年辐射量
| 地区类型 | 包括的主要地区 | 全年日照时数（h/a） | 年辐射量（MJ/ ㎡·a） |
| 一类地区 | 青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新疆南部 | 3200~3300 | 7500~9250 |
| 二类地区 | 河北西北部、山西北部、内蒙古南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、 西藏东南部 |
3000~3200 | 5850~7500 |
| 三类地区 | 山东、河南、河北东南部、山西南部、甘肃东南部、福建南部、江苏中北部、 安徽北部、广东南部、云南、陕西北部、吉林、辽宁和新疆北部 |
2200~3000 | 5000~5850 |
| 四类地区 | 长江中下游、福建、广东、浙江 | 1400~2200 | 4150~5000 |
| 五类地区 | 四川、贵州、重庆 | 1000~1400 | 3350~4190 |
| 等级 | 资源带号 | 年总辐射量（MJ/ ㎡） | 年总辐射量（kWh/ ㎡） | 平均日辐射量（kWh/ ㎡） |
| 最丰富带 | Ⅰ | ≥ 6300 | ≥ 1750 | ≥ 4.8 |
| 很丰富带 | Ⅱ | 5040~6300 | 1400~1750 | 3.8~4.8 |
| 较丰富带 | Ⅲ | 3780~5040 | 1050~1400 | 2.9~3.8 |
| 一般 | Ⅳ | ＜ 3780 | ＜ 1050 | ＜ 2.9 |
春 季 日 照 条 件 不 佳 。 经 方 案 比 选 确 定 采 用 C I G S 光 伏 建 筑 一 体 化 （ C I G S - B I P V ） 的 建 筑 形 式 ， 即 利 用 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件
弱 光 性 好 、 高 温 特 性 稳 定 的 材 料 特 性 与 建 筑 外 围 护 结 构 相 融 合 ， 最 大 程 度 的 提 高 光 电 转 换 率 、 减 少 对 建 筑 用 地 的 占 用 ， 同 时 提 升
建 筑 的 科 技 含 量 ， 与 校 区 的 学 术 科 研 氛 围 相 契 合 。
2 技术特性
铜 铟 镓 硒（ C I G S ）薄 膜 组 件 是 由 衬 底（ 玻 璃 / 不 锈 钢 / 塑 料 ）、
背 电 极 （ M o ） 、 吸 收 层 （ C I G S ） 、 n 型 缓 冲 层 （ C d s ） 、 透 明 导 电
窗 口 层 （ i - Z n o 与 Z n o : A 1 薄 膜 ） 以 及 N i / A l / N i 栅 电 极 组 成 ， 如 图
1 所 示 ， 具 有 弱 光 性 、 耐 温 性 、 灵 活 性 的 产 品 特 点 [ 1 ]。
2.1 弱光性
C I G S 光 伏 组 件 在 低 光 照 射 条 件 下 ，如 阳 光 不 太 强 的 早 餐 、傍 晚 、
阴 天 以 及 临 近 建 筑 物 遮 挡 ， 也 能 有 稳 定 的 电 力 输 出 ， 满 足 重 庆 地 区
在 云 雾 多 、日 照 少 的 天 气 条 件 下 正 常 的 供 应 需 求 ，散 射 光 接 受 率 高 ，
利 用 率 高 ， 不 受 地 形 条 件 的 限 制 。 在 有 少 量 遮 挡 情 况 下 ， 发 电 量 要
高 出 晶 硅 组 件 4 0 % ~ 5 0 % 。
2.2 耐温性
重 庆 地 区 属 亚 热 带 季 风 气 候 ， 夏 季 炎 热 ， 传 统 晶 硅 组 件 在 工 作
温 度 高 于 标 准 测 试 温 度 2 5 ℃ 时 ， 最 佳 输 出 功 率 会 有 所 下 降 。 而 在 相
某大学新建校区 CIGS 光伏一体化电气设计方案分析
葛 丹 李 伟 涂 欣／ 中 国 建 筑 标 准 设 计 研 究 院 有 限 公 司 北 京 1 0 0 0 4 4
摘 要： 清洁能源 - 太阳能在建筑行业的应用发展迅速、前景广泛。根据这一趋势，以某大学新建校区节能示范项目为例，提出铜铟镓硒（CIGS）
光伏组件建筑一体化方案，介绍了 CIGS 光伏组件的技术特点，分析了 BIPV（Building-integrated Photovoltaics）工程电气系统设计工作中的要点。
关键词： 铜铟镓硒；光伏建筑一体化；光伏系统设计
图 1 铜铟镓硒（CIGS）结构
50 | CHINA HOUSING FACILITIES
建筑设计
同 的 日 照 条 件 下 ， C I G S 电 池 具 有 较 低 的 温 度 系 数 和 优 良 的 伏 安 特 性 ， 受 温 度 影 响 比 晶 体 硅 组 件 要 小 得 多 ， 发 电 稳 定 性 更 强 ，
可 满 足 重 庆 地 区 夏 季 的 发 电 量 及 光 伏 系 统 稳 定 性 要 求 [ 2 ]。
2.3 光电转换率
根 据 研 究 数 据 表 明 ， 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 电 池 的 实 验 室 效 率 已 达 到 3 1 . 6 % ， 1 2 0 0 m m X 6 0 0 m m 大 面 积 组 件 的 效 率 也 可 达 到
1 7 . 6 % 以 上 ， 在 弱 光 、 高 温 环 境 中 ， C I G S 薄 膜 组 件 与 晶 硅 组 件 相 比 ， 发 电 量 分 别 高 9 % 和 8 % [ 3 ]。
2.4 灵活性
不 同 于 传 统 晶 硅 分 布 式 组 件 ， C I G S 薄 膜 作 为 基 底 ， 可 充 分 与 建 筑 围 护 结 构 相 融 合 ， 在 安 全 性 、 美 观 性 和 科 技 感 上 充 分 满 足 业
主 诉 求 ， 营 造 超 一 流 智 慧 校 园 。
综 合 上 述 C I G S 薄 膜 组 件 的 技 术 特 性 ， 其 在 弱 光 环 境 中 、 高 温 及 多 雾 的 环 境 下 ， 发 电 效 率 优 于 晶 硅 组 件 和 非 晶 硅 薄 膜 组 件 ， 更
适 合 在 本 项 目 中 应 用 （ 表 3 ） 。
表 3 晶硅、非晶硅薄膜、CIGS 薄膜特性比较
| 类型 | 晶硅组件 | 非晶硅薄膜组件 | CIGS 薄膜组件 |
| 图片 | |||
| 光电转换率 | 组件 13%~15% | 9%~13% | 13%~16% |
| 重量 | ＞ 10kg/ ㎡ | ＞ 10kg/ ㎡ | ＜ 3kg/ ㎡ |
| 安装方式 | 复杂 | 复杂 | 简单 |
| 可扩展性 | 较难扩展 | 较难扩展 | 容易扩展 |
| 弱光发电 | 无 | 有 | 有 |
| 环保性能 | 生产过程中产生剧毒四氯化硅 | 环保 | 环保 |
| 衰变率 | 5% | 5% | 0% |
在 本 项 目 规 划 阶 段 ， 就 考 虑 了 光 伏 组 件 的 光 照 条 件 、 朝 向 及 倾 角 布 设 ， 尽 量 避 免 遮 挡 ， 最 大 化 获 得 太 阳 能 辐 射 量 。 其 次 ， 结
合 建 筑 方 案 设 计 ， 充 分 考 虑 美 学 要 求 ， 对 光 伏 组 件 的 线 缆 等 汇 流 、 传 输 配 件 进 行 合 理 隐 藏 。
3.1 组件布置
本 项 目 C I G S 组 件 参 数 及 具 体 安 装 容 量 详 见 表 4 、 表 5 、 效 果 图 1 ~ 3 。
表 4 组件参数表
| CIGS 薄膜组件 | ||
| 峰值功率（+5/-0%） | Pmax | 195W |
| 芯片效率 | 16% | |
| 额定电压 | Vmp | 29.68V |
| 额定电流 | Imp | 6.57A |
| 开路电压 | Voc | 37.2V |
| 短路电流 | Isc | 7.55A |
| 最高系统电压 | UL/IEC | 1000V |
| 功率温度系数 | -0.31%/℃ | |
| 电压温度系数 | -0.25%/℃ | |
| 电流温度系数 | +0.03%/℃ | |
| 标称工作温度 | 48.1℃ | |
| 串联熔断器额定值 | 12A |
| 区域 | 安装朝向 | 倾角（°） | 组件面积（㎡） | 安装容量（kW） | 安装方式 |
| 体育馆 | 向南 | 49 | 2000 | 224 | 曲面贴装，见示意图 1 |
| 门卫室 | 西南 | 36.6 | 25.36 | 2.8 | 贴装 |
| 东北 | 23.8 | 42.56 | 4.8 | 贴装 | |
| 运动场公厕 | 平面 | 0 | 75 | 8.4 | 平面贴装 |
| 图书馆 | 向南 | 90 | 305 | 34 | 垂直安装，见示意图 2 |
| 向北 | 305 | 34 | |||
| 向东 | 305 | 34 | |||
| 向西 | 305 | 34 | |||
| 车棚 | 向南 | 15 | 400 | 44.8 | 贴装，见示意图 3 |
| 向北 | 400 | 44.8 | |||
| 总量 | 465.6 |
2023.09 | 51
建筑设计
效果图 3 光伏车棚贴装
效果图 2 图书馆屋顶墙面垂直安装
效果图 1 体育馆弧形屋面贴装
光 伏 组 件 串 的 串 联 数 ， 利 用 G B 5 0 7 9 7 - 2 0 1 2 《 光 伏 发 电 站
设 计 规 范 》 中 的 组 串 公 式 进 行 计 算 ：
( 1 )
( 2 )
式 中 ， K V — — 光 伏 组 件 的 开 路 电 压 温 度 系 数
K V ’ — — 光 伏 组 件 的 工 作 电 压 温 度 系 数
N — — 光 伏 组 件 的 串 联 数 （ N 取 整 ）
t — — 光 伏 组 件 工 作 条 件 下 的 极 限 低 温 （ ℃ ）
t ’ — — 光 伏 组 件 工 作 条 件 下 的 极 限 高 温 （ ℃ ）
V d c m a x— — 逆 变 器 允 许 的 最 大 直 流 输 入 电 压 （ V ）
V
m p p t m a x — — 逆 变 器 M P P T 电 压 最 大 值 （ V ）
V
m p p t m i n — — 逆 变 器 M P P T 电 压 最 小 值 （ V ）
V
o c — — 光 伏 组 件 的 开 路 电 压 （ V ）
V
p m — — 光 伏 组 件 的 工 作 电 压 （ V ）
根 据 以 上 公 式 ， 结 合 排 布 方 式 ， 分 别 计 算 得 到 各 安 装 区 域
的 组 件 串 联 方 案 ， 即 每 串 光 伏 组 件 为 2 5 块 ， 5 块 为 一 组 直 流 汇
流 后 经 逆 变 器 、 隔 离 变 压 器 接 入 所 在 单 体 0 . 4 k V 配 电 系 统 。 在
接 入 点 处 设 有 双 向 计 量 电 表 ， 检 测 系 统 实 时 发 电 数 据 ， 接 入 能
效 监 管 系 统 平 台 。
4 发电量测算
利 用 G B 5 1 3 4 8 - 2 0 1 9 《 民 用 建 筑 电 气 设 计 标 准 》 中 光 伏
发 电 系 统 的 预 测 发 电 量 公 式 ：
E P= H A× PEaA × K （ 其 中 E P 为 年 发 电 量 （ k W h / a ） 、 H A 为 水 平
面 年 太 阳 能 总 辐 射 量 [ k W h / ( ㎡ · a ) ] 、 P A 为 光 伏 组 件 安 装 容 量
（ k W
p） 、 E a 为 标 准 条 件 下 的 辐 照 度 （ k W h / ㎡ ） 、 K 为 综 合 效 率
系 数 ） 进 行 测 算 ， 得 到 C I G S 薄 膜 组 件 的 年 发 电 量 如 下 表 4 ：
表 4 CIGS 组件发电量测算表
| 区域 | 年辐射量 [kWh/( ㎡·a)] |
倾角 （°） |
组件面积 （㎡） |
年发电量 （kWh） |
| 体育馆 | 775 | 49 | 2000 | 156240 |
| 门卫室 | 834 | 36.6 | 25.36 | 2131.9 |
| 818 | 23.8 | 42.56 | 3509.2 | |
| 运动场公厕 | 886 | 0 | 75 | 6698 |
| 图书馆 | 464 | 90 | 305 | 14265 |
| 373 | 305 | 11467 | ||
| 511 | 305 | 15710 | ||
| 511 | 305 | 15710 | ||
| 车棚 | 892 | 15 | 400 | 35965.4 |
| 845 | 400 | 34070.4 | ||
| 总量 | 295766.9 |
年 总 发 电 量 约 为 2 9 . 6 万 度 。 按 电 价 0 . 6 5 元 / k W h 计 算 ， 每 年 可
节 约 电 费 约 1 9 . 2 4 万 元 ， 可 减 少 碳 排 放 约 1 9 1 吨 。
结语
本 文 介 绍 了 铜 铟 镓 硒 （ C I G S ） 薄 膜 组 件 的 技 术 特 性 ， 分 析 了 C I G S - B I P V 工 程 应 用 实 例 ， 提 出 光 伏 系 统 设 计 方 案 。 因 本 项 目 还
在 建 设 中 ，测 算 数 据 未 得 到 验 证 ，但 通 过 分 析 数 据 可 看 到 铜 铟 镓 硒（ C I G S ）电 池 在 太 阳 能 资 源 匮 乏 地 区 具 有 较 为 高 效 的 发 电 效 率 ，
为 此 类 项 目 提 供 了 一 种 可 行 的 可 再 生 能 源 利 用 方 案 。
参考文献
[1] 琚京蒙 , 赵天宏 . 铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化发展与应用 [J]. 安徽建筑 ,2020,27(08):129-131.
[2] 房建军 , 汤洋 .CIGS 光伏建筑一体化电气系统设计初探 [J]. 建筑学报 ,2019(S2):88-91.
[3] 孔凡迪 . 铜铟镓硒及硅基异质结光伏系统设计分析与讨论 [J]. 智能建筑电气技术 ,2021,15(05):38-40+45.
