太陽能光伏建筑一體化的應用
光伏建筑一體化一般分為獨立安裝型和建材安裝型兩種類型。
①獨立安裝型。是指普通太陽能電池板施工時，通過特殊的安裝配件把太陽能電池板同周圍建筑結構相連。優點是普通太陽能電池板能在普通流水線上大批量生產，成本低價格便宜，既能安裝在建筑結構體，上又能單獨安裝。缺點是無法直接代替建筑材料，使用光伏組件與建材料的重疊使用造成浪費，施工成本高。
②建材安裝型。是在建材生產時，把太陽能電池片直接封裝在特殊材料內，如屋面瓦單元，幕墻單元，外墻單元等。外表面設計有防雨結構，施工時按模塊方式拼裝，集發電功能與建材功能于一體，施工成本低。
相比較而言，建材安裝型的技術要求相對更高，因為它不僅用來發電，而且承擔建材所需要的防水、保溫、載荷強度等要求。但是由于必須適應不同的建筑尺寸，很難在同一條流水線上大規模生產，有時甚至需要投入大量的人力進行手工操作生產。
建材安裝型又分為：屋頂一體化，墻面一體化，建筑結構一體化等。屋頂一體化方式是指將太陽能電池板做成屋頂面板或瓦的形式覆蓋平頂屋面或坡屋頂整個屋面，也可以覆蓋部分屋面，后者與建筑的整體具有更高的靈活性。
太陽能電池板與屋頂整合為一體，一是可以最大限度地接受太陽光的照射，二是可以兼做屋頂的遮陽板，或者做成通風隔熱屋面，減少屋頂夏天的熱負荷。
考慮到兩個方式的特點對應普及來說，獨立安裝型優先考慮，下面以家庭屋頂安裝太陽能電池系統為例，講述光伏建筑一體化的應用。
家庭屋頂安裝分布式光伏發電系統，特指在用戶場地附近建設，運行方式以用戶側自發自用，多余電量上網，且在配電系統平衡調節為特征的光伏發電設施。
一般而言，一個分布式光伏發電項目的容量在數千瓦以內，與集中式電站不同，光伏電站的大小對發電效率影響很小。因此對其經濟性的影響也很小，小型光伏系統的投資收益率并不比大型的低，并且就近發電就近使用減少了輸配電的成本，還能夠在一定程度上緩解局部地區用電緊張的情況。
但是分布式光伏發電的能量密度相對較低，每平方米分布式光伏發電系統的功率僅約100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限，不能從根本上解決用電緊張問題。大型地面電站發電是升壓接入輸電網僅作為發電站而運行，而分布式光伏發電是接入配電網發電用電并存，且要求盡可能地就地消納。
根據2013年統計，國際上分布式光伏發電占光伏發電的67%左右，德國、美國、日本等主流國家的分布式光伏發電所占比例更是達到80%以上。而我國分布式光伏應用較低，我國目前仍以大型電站占絕對主導，未來家庭屋頂安裝分布式光伏潛在成成長空間巨大。
屋頂并網發電全套系統包括太陽電池組件、支架、逆變器和計量表。計量表用于記錄發電量和上網電度。
1. 家庭安裝太陽電池組件的簡單測量工具
利用萬用表可以方便地大致確定太陽電池組件的方位。一般在中午11:00~1:00，通過調節發電板的方位，使太陽電池組件的電壓、電流值達到最大化，此時的位置可以確定為太陽電池組件較佳角度方位。當然還要參考方位經度、緯度的理論值。
下面簡單介紹萬用表（MF）的使用方法。左手拿萬用表，右手像拿筷子一樣拿兩只測筆，黑線為負極（-），紅線為正極（+）。
測直流電壓（DCV）的方法:把儀表的白點放在“50”DCV的位置上，把紅線頭插在表面“+”號正級上，黑線頭插在表面“-”號負極上，然后把紅線測點放在光伏板接線盒右邊“+”正極， 黑色特點放在光伏板接線盒左邊“-”負極，此時的儀表讀數為電池板的電壓，一般在12~36V之間。
測量交流電壓ACV的方法：把儀表上的白點對準電壓“250”V檔位，將紅黑兩支測筆任意接到交流電被測的兩個點上，此時表上的數值為交流電壓。測交流電時不分正負極，任意插到測點都可以。
把表的白點對準“500”檔位（DCmA），然后把紅線從表面拔出插到表上10A孔內，將紅線正極接入光伏電池板右邊正極線段，黑色負極接入左邊負極線端，此時可通過調整光伏板的方位角度，使電流值達到最大化。
2. 一般家庭屋頂太陽電池系統控制器的規格和型號識別
個位數表示電壓等級，
如：X1、XX1、XX2、XX3、XX4
對應：12V、12V、24V、36V、48V
十位數表示電流等級，
如：5X、10X、20X、30X
對應：5A、10A、20A、30A
例如：
51表示電流5A（安）、電壓12V（伏）；
101表示電流10A（安）、電壓12V（伏）；
203表示電流20A（安）、電壓36V（伏）；
304表示電流30A（安）、電壓48V（伏）；
小型獨立光伏系統控制器的數字表示它能控制的電壓和電流的最大值。控制器內部設有過充、過放、過熱等保護數據。控制器內部設有顯示窗口。控制器內設有工作狀態指示燈。
左邊第1個指示燈亮，表示光伏板正在發電（為綠燈），不亮表示光伏板沒有發電，左邊第2個指示燈為紅色表示虧電，為黃色表示欠電壓，為綠色表示正在充電，為綠色閃爍表示電已充滿。左邊第3個燈亮表示電流正在輸出電量。
控制器內設有三路接線端，左邊第一個“+”右邊“-”極接充電池負極；中間一組正極接電瓶的正極，負極接電瓶的負極，第三組用于接負載設置自動控制工作時間。
3. 一般家庭屋頂太陽電池系統轉換器（逆變器）DC-AC的認識
逆變器的作用是將直流電轉換成交流電，DC表示直流，AC表示交流。逆變器的功率（P）為120~1 0000W。逆變器的供電電壓（DC）12V、24V、36V、48V、60V、72V、96V為直流電壓，是它所適應電瓶的電壓。
電瓶一塊均為12V，24V為兩塊電瓶串聯，36V為三塊電瓶串聯，48V為4塊電瓶串聯，以此類推96V為8塊電瓶串聯。逆變器的輸出電壓（AC）110V、220V為交流電壓，國內一般為220V電壓。逆變器的頻率F為50Hz。
逆變器的波形分為純正弦波和方波。
①正弦波的波形為圓弧形，修正直流電的難度大，轉換出的電波和國家電網的電波一樣，這種逆變器價格較高，可帶電磁爐、微波爐等帶磁場的電氣，也叫高頻逆變器。
②方波的逆變器輸出電波形狀為方形，修正直流電的難度較小，轉換出的電波和國家電網電波不一樣，小于50Hz對家電有損壞，會降低家電使用壽命，價格相對較低，可帶電視、洗衣機、風扇等小功率容性負載，但不可以負載電磁爐微波爐等。
正弦波光伏逆變器分為高頻和工頻，區別在于高頻的體積小，質量小，效率高，適合帶任何容性負載。如電腦、電視機、打印機、傳真機等開機啟動沒有峰值的電器；工頻逆變器的體積大，質量大，轉換效率相對高頻較低一些。適合負載任何感性負載，如空調、冰箱、發電機等大功率啟動峰值增大較大的電器。
各種家用電器啟動電流峰值不同。下面就常用的家用電器啟動電流峰值進行列舉：飲水機為3A電流；豆漿機為3.7A電流；電磁爐為9A電流；微波爐為5A電流；電視電腦為0.3A電流；全自動洗衣機為2A電流；電飯鍋為4.2A電流；電冰箱為8A電流。
當然上面所列舉的啟動峰值電流為根據經驗所估計得出的數值，實際的啟動峰值電流應根據各個設備的具體額定功率來進行具體的計算，或者直接通過實際測量得出啟動峰值電流。
4. 一般家庭屋頂太陽電池系統蓄電池
蓄電池在家庭獨立型或混合型光伏系統中使用，并網的家庭光伏系統可以不使用。蓄電池用于存儲太陽能電池板發出的直流電。
太陽能光伏發電在系統配置中，光伏板的電壓應高于蓄電池標稱電壓的1.5倍為最佳配置，比如光伏板的電壓為17V充12V的一塊電瓶最合適；再比如光伏板電壓為36V，充24V的兩塊串聯電瓶最合適。
如果配置的光伏板電壓低于蓄電池標稱電壓的1.5倍，有時會因為電壓太低充不上電；如果高于蓄電池標稱電壓的1.5倍，會因為電壓太高充壞電瓶。
100A.h的電瓶用10A的電流充最合適，120A.h的電瓶用12A的電流充最合適，140A.h的電瓶用14A的電流充最合適。
光伏板串聯增加電壓，電流不變并聯增加電流，電壓不變，電流越大，用的導線越粗，電壓越高，用的導線越細。
電瓶串聯增加電壓，電流不變。例如：120A.h兩塊電瓶串聯電壓為24V，電流為120A。電瓶串聯時正極接負極，負極接正極。
電瓶并聯增加電流，電壓不變。例如：100A.h兩塊電瓶并聯，電壓為12V，電流為200A。電瓶并聯時正極接正極，負極接負極。
離網光伏發電系統電壓以電瓶電壓為準，控制器控制的系統電流為光伏板功率除以系統電壓。例如：300W光伏板除以24V電瓶，電壓為12.5A電流控制器要用20A控制器。
5. 一般家庭屋頂太陽電池系統的接線方法
①光伏板的正極接到控制器左邊第1組的正負極上，光伏板左邊負極右邊正極。
②蓄電池的正負極接到控制器中間一組的正負極上。
③逆變器直流端的正負極接到蓄電池正負極上。
④逆變器交流端接到負載上。
⑤直流LED燈正負極接到控制器最后一組正負極上。
⑥調控制器上數字顯示窗口，控制燈的用電時間。
在離網發電系統中逆變器的功率決定負載的功率，負載越大用的逆變器也越大。
6. 一般家庭屋頂太陽電池系統的基本參數
功率P等于電壓乘電流。即：功率P=電流*電壓(P=UI)
光伏板的發電量等于電流乘電壓乘日照時間。
即：光伏板的發電量=電流*電壓*日照時間(W=Pt=UIt)
一般參考河南平原地區日照每瓦年發電1.15度。250W光伏板每年發電287度。
逆變器的電量需求50A/kW。1000W的逆變器每小時需50A電流，1500W的逆變器，每小時需1.5×50A=75A電流，2000W的逆變器每小時需2.0×50A=100A電流。
光伏板的發電量先存入電瓶，再經過逆變器變為交流電供家電使用，所以電瓶的放電量要大于逆變器的需求，才能正常工作，否則負載不能使用。電瓶的放電量大于逆變器的需求量越多，供電時間越長。
下面以3kW離網發電系統配置為例說明系統配置：
光伏板260W4塊，采取二串二并型，電瓶4塊串聯。單塊光伏板電壓34.8V，電流7.48A，電壓4塊電瓶串聯48V。
那么，系統功率260×4=1040W，功率1040W÷電壓48V=系統電流21.6A。控制器用30A48伏的控制器，1040W太陽能板÷480A.h，電瓶完全飽和4~5小時。
關于負載工作時間的計算：
例如：60A.h電池一塊，負載功率100W，電池放電系數為80%，逆變器轉換率為90%，則：
電池容量（60A.h）×電池電壓（12V）×電池放電系數（0.8）×逆變器轉換率（0.9）÷負載功率100W=5.18小時。
該3kW逆變器離網發電系統負載單獨工作時間。比如：40寸電視功率100W，單獨使用30小時；電風扇功率60W，單獨使用50小時；照明功率90W，單獨使用33小時。
并網式光伏電站，光伏板和逆變器按1:1配置最合理。逆變器功率要大于光伏板的配置，光伏板大于逆變器功率會造成發電量流失。并網逆變器的功率大小和負載沒有任何關系。
家用電優先用光伏發電的電，負載功率大逆變器的發電功率，系統會自動抽取市電補充多余功率；負載功率小于逆變器，發電功率優先用光伏電站發的電，多余部分繼續輸入國家電網。
蓄電池的安裝。電池是必須保護的部件，電池不應直接放在水泥地上，因為這樣會增加電池自放電，尤其是在表面潮濕的水泥地面上更為嚴重。如果用開放式電池，則必須提供放氣，以免引起爆炸。任何電池均應放在那些非專業人員接觸不到的地方。尤其是不能讓小孩子靠近電池。
如果會出現氣溫低于0℃以下的天氣，那么電池必須安裝在水密性的盒子內，并埋于地下雙動線以下或者是將電池置于能保持溫度高于0℃的建筑物中。如果要買電池，應選擇一個排水性的良好的地點，且為電池挖一個排氣孔。
控制器和逆變器通常會與開關、保險等安裝在控制中心內。控制器必須安裝在接線盒中，且能把其他元件如二極管等固定在其上。過熱會縮短電池壽命，故接線盒應安置在陰涼通風的地方。控制器不要與電池安裝在一起，因為電池產生的腐蝕氣體可能引起電子元件失效。
逆變器應安裝在可控制環境中，因為過高的溫度和大量的灰塵會減少逆變器的壽命，且可能引起故障。逆變器也不應同電池安裝在同一個盒內，因為腐蝕氣體破壞電子元件，而且逆變器開關動作時產生的火花可能會引起爆炸。
但是為了減少導線的阻抗損失，逆變器應安裝在盡可能靠近電池的地方。在異變為交流電時，因為交流電壓通常比直流電壓高，所以逆變器輸出端的導線尺寸可以縮小一些。逆變器的輸入輸出回路應有保險或斷路器。這些保險器件應安裝在醒目的位置上，且其上標注清晰。
最后還要強調的是，在安裝時不要忽視接地的工作，它關系到人和設備的安全問題，應該認真對待。所有的設備的金屬外殼應該做到可靠接地。太陽能電池板的金屬邊框、金屬支架都應該做到可靠接地。
為了保障我們的生命財產安全，一定要做到安全用電。凡是有可能導致觸電事故發生的地方，應該做好警示標識。放置光伏發電設備的地方應盡量和我們經常活動的區域隔離開來。有條件的地方可以加裝防護網進行隔離，這樣可以有效的防止人因接觸碰到發電設備和線路，而發生觸電事故。
