什么是建筑光伏一体化?
光伏建筑一体化,是应用太阳能发电的一种新概念,简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同,光伏建筑一体化可分为两大类:一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中,光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式,特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间,是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式,因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式,它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。"十二五"期间,将要创建2000家节约型公共机构示范单位。除了公共机构外,商业机构由于用电量较大,参与节能的意愿相对较高,而且具有资金优势,也应该优先发展光伏建筑一体化模式。
优点
(1)绿色能源。太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源,是应用太阳能发电,不会污染环境。太阳能是最清洁并且是免费的,开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。它又是一种再生能源,取之不尽,用之不竭。
(2) 不占用土地。光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上,无需额外占用土地,这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要夏天是用电高峰的季节,也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期,对电网可以起到调峰作用。
(3)太阳能光伏建筑一体技术采用并网光伏系统,不需要配备蓄电池,既节省投资,又不受蓄电池荷电状态的限制,可以充分利用光伏系统所发出的电力。
(4) 起到建筑节能作用。光伏阵列吸收太阳能转化为电能,大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,所以也可以起到建筑节能作用。因此,发展太阳能光伏建筑一体化,可以"节能减排"。
虽然太阳能光伏建筑一体化有高效、经济、环保等诸多优点,并已在世博场馆和示范工程上得以运用,但光伏建筑还未进入寻常百姓家,成片使用该技术的民宅社区并未出现。这是由于太阳能光伏建筑一体化存有几大问题
(1)造价较高
太阳能光伏建筑一体化建筑物造价较高。一体化设计建造的带有光伏发电系统的建筑物造价较高,在科研技术方面还有待提升。
(2)成本高
太阳能发电的成本高。太阳能发电的成本是每度2.5元,比常规发电成本每度1元翻倍。
(3)不稳定
太阳能光伏发电不稳定,受天气影响大,有波动性。这是由于太阳并不是一天24小时都有,因此如何解决太阳能光伏发电的波动性,如何储电也是亟待解决的问题。
建筑形势:
可以说光伏建筑一体化适合大多数建筑,如平屋顶、斜屋顶、幕墙、天棚等等形式都可以安装。
平屋顶,从发电角度看,平屋顶经济性是最好的:1、可以按照最佳角度安装,获得最大发电量2、可以采用标准光伏组件,具有最佳性能3、与建筑物功能不发生冲突。4、光伏发电成本最低,从发电经济性考虑是的最佳选择。
斜屋顶,南向斜屋顶具有较好经济性:1、可以按照最佳角度或接近最佳角度安装,因此可以获得最大或者较大发电量2、可以采用标准光伏组件,性能好、成本低3、与建筑物功能不发生冲突。4、光伏发电成本最低或者较低,是光伏系统优选安装方案之一。其它方向(偏正南)次之。
光伏幕墙,光伏幕墙要符合BIPV要求:除发电功能外,要满足幕墙所有功能要求:包括外部维护、透明度、力学、美学、安全等,组件成本高,光伏性能偏低要与建筑物同时设计、同时施工和安装,光伏系统工程进度受建筑总体进度制约光伏阵列偏离最佳安装角度,输出功率偏低发电成本高为建筑提升社会价值,带来绿色概念的效果。
光伏天棚,光伏天棚要求透明组件,组件效率较低除发电和透明外,天棚构件要满足一定的力学、美学、结构连接等建筑方面要求,组件成本高发电成本高为建筑提升社会价值,带来绿色概念的效果。
光伏建筑一体化(即BIPV Building Integrated PV,PV即Photovoltaic)是一种将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。光伏建筑—体化(BIPV)不同于光伏系统附着在建筑上(BAPV:Building Attached PV)的形式。
光伏建筑一体化可分为两大类:一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中,光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式,特别是与建筑屋面的结合。
根据光伏方阵与建筑结合的方式不同,太阳能光伏建筑一体化可分为两大类:
第一类是光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上,建筑物作为光伏方阵载体,起支承作用。
第二类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。
光伏方阵与建筑的结合(即第一类)是一种常用的形式。2008年奥运会体育赛事的国家游泳中心和国家体育馆等奥运场馆中,采用的就是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统,这些系统年发电量可达70万千瓦时,相当于节约标煤170吨,减少二氧化碳排放570吨。
已占全国总能耗的30%—40%,对经济发展形成了一定的制约作用。
我们生活工作的城市,不乏高楼大厦,更不乏各种吸引眼球的建筑,也许是因为我们久在“樊笼里”,对于现有建筑物似乎失去了那份初见之时的新鲜感。
直到最近身边一座新建建筑物的出现,让笔者瞬间有了股耳目一新地感觉,这座建筑物唯一的不同是其幕墙、屋顶都与太阳能光伏发电结合到一起。很多人路过时都会驻足停留围观,成为一座标志性建筑物,甚至还被赋予了“高大上”美誉。
其实这样结合方式用专业术语来说就是太阳能建筑一体化,简单来讲就是将太阳能光伏发电系统和建筑物外面的幕墙、屋顶等有机结合,成为一个整体结构。这样一个结构不但可以同建筑物友好结合,还起着围护结构的功能,同时又能实现光伏发电,供建筑物负载使用,多余的电量还可以并入电网。
提到高大上的“光伏建筑一体化”就要说说它的分类与特点。
光伏建筑一体化分为BIPV和BAPV两种类型。而BIPV是指与建筑物同时设计、同时施工和安装并与建筑物形成完美结合的太阳光伏发电系统,也称“构件型”。其特点是与建筑物同时设计、同时施工安装,既具有发电功能,又具有建筑构件和建筑材料功能,甚至还可以提升建筑物逼格,用“高大上”来说不为过。
BAPV是指附着在建筑物上面的太阳能光伏发电系统,也称“安装型”太阳能光伏建筑。它的功能就是发电,与建筑物本身并不冲突。
为何说这几年光伏建筑一体化建筑会受大家所青睐呢?主要取决于这些优点。
一、建筑物能为光伏系统提供足够的面积,不需要另外占用土地面积。所以这几年随着分布式光伏发电市场的兴起,城乡屋顶等相关建筑物成为光伏发电的应用对象,并在全国范围内开始推广。
二、光伏系统的支撑结构可以以建筑物结构相结合,降低光伏系统基础机构的费用。
三、光伏发电与建筑物相结合,光伏发电可以供建筑物日常负载,并可就近并网,对于业主来说省去了电费,还能额外的获取一定的收益,同时还可以起到节能减排的作用。
四、光伏方阵在BIPV的应用中可以替代常规建筑材料,节约建筑成本,同时对于光伏系统安装来说也可以节省成本。
五、光伏发电与建筑相结合,让建筑物焕发新的生机,提升了建筑物的逼格,从更深层次来讲带动了人类社会的进步,促进科技的发展。
当然,光伏发电与建筑结合带来的好处远不止这些,比如宏观层面可以带动光伏行业发展,给传统建筑行业的带来创新等,因为这些优点光伏发电系统在城市中应用也越来越广泛,所以当你发现身边有建筑物是光伏建筑一体化的时候,也不用惊讶,未来这样“高大上”建筑物会越来越多。
光伏说,和我们一起去发现光伏发电与农村、生活、电力息息相关地精彩内容。
“随着光伏本身系统造价越来越低,建筑物发电投资成本也将逐步走低,投资回收将有所加快,这也为光伏建筑一体化行业带来了新的发展机遇。” 赫里欧新能源主席兼CTO崔永祥日前在上海举行的BIPV联盟论坛会议上表示。随着我国光伏行业逐步走向平价,结合光伏与建筑行业的光伏建筑一体化(BIPV)产业迎来发展风口,国内外新能源企业陆续入局,BIPV产业市场潜力有待释放。
光伏平价带来BIPV发展空间
在全球多国已宣布了降低建筑能耗节能目标的大背景下,绿色建筑发展也成为了多国能源转型的一大重点。在光伏补贴退坡之际,在业内人士看来,光伏行业发展将不再是“补贴驱动”,而将转变为“需求驱动”,BIPV则迎来新的发展契机。
同时,随着光伏发电成本不断降低,近几年来,国内外BIPV产业热度也不断提高。2016年,特斯拉宣布收购加州企业SolarCity进入光伏行业,随后也曾多次在公开场合表示将开发中国光伏屋顶市场。2019年,国内光伏巨头隆基股份则宣布进军BIPV市场,并于今年推出了自行研发的工商业 BIPV屋顶产品。根据隆基发布的BIPV建筑光伏一体化解决方案,BIPV项目投资回收年限仅为7-8 年,IRR则能够达到11%,商业前景可观。
杭州禾迈电力电子技术有限公司CTO赵一认为,BIPV发展至今已有20年的 历史 ,但近几年热度快速上扬,正是由于光伏发电成本已经降低到了一个“临界点”,能够开始支撑BIPV产业的发展。“由于我国地域辽阔,资源分布存在不均,分布式光伏发展将更加符合现实情况,随着光伏行业各个环节的技术都已走向成熟,BIPV的应用也将迎来契机点。”
行业痛点有待解决
尽管市场潜力巨大,但在业内专家看来,BIPV行业仍存在一定的行业痛点。
上迈(上海)新能源 科技 有限公司董事长施正荣表示:“BIPV是光伏产业所以从业者的一个梦想和理想,但从现状来看,目前国内BIPV落地的项目仍不是很多,甚至存在内冷外热的现象。”他指出,当前国内建筑行业与光伏行业仍缺乏沟通,两个行业尚难以融合发展,另外,BIPV行业也缺乏相应的验收标准,这也拖慢了部分BIPV新建项目的应用进程。
崔永祥则指出,BIPV的本质仍是让构筑物和建筑物的外层维护结构具备发电功能,过去BIPV技术是将光伏加到建筑物上,这也带来了火灾、漏水等现实隐患,现在BIPV技术不断革新,行业也需要 探索 更多新的系统解决方案。
原国务院参事、原 科技 部秘书长石定寰认为,目前我国政府出台的相关绿色节能建筑的文件以号召居多,但缺少具体落实的行动举措,对于BIPV这一行业,在国家绿色建筑标准体系中也没有具体的节能指标。“在技术逐步走向成熟的过程中,政府机构应抓住这一发展机会,制定相关的标准体系,完善整体的行业规划,对行业发展起到引导作用。”
技术路线预期“百花齐放”
对于BIPV行业的未来,在业内专家看来,技术路线将呈现“百花齐放”的态势,建筑与光伏结合的“想象空间”仍有待发掘。
石定寰指出,正如光伏行业的发展进程,不论是晶硅还是薄膜等材料,都具有不同的应用场景,而光伏与建筑结合也将有多种形式,包括屋顶、地板、幕墙等,应用范围相对较广,同时我国地域辽阔,光伏建筑在不同区域内也可以延伸出不同的应用方式。
崔永祥举例称,BIPV不仅仅是简单的屋顶发电或墙壁发电,未来BIPV在5G基站、路灯、阳台等多场景下均有合适的应用服务场景。“总体上来讲BIPV市场潜力巨大,预计在各个细分市场、细分领域出现多元化发展。现在BIPV的发展仅仅是对建筑做一个点缀,但事实上随着技术发展,光伏与建筑、建材结合后更能够让建筑物变成发电体。”崔永祥说,“如果以光伏的思维来看,BIPV产业的空间相对较小,但如果结合建材领域,也是对建材领域的一种升级,BIPV则是一片蓝海。”