1、太阳能光电建筑一体化的发展前景与应用【摘要】太阳能光电一体化的应用，在今天这个能源紧缺的时代，将是大势所趋。本文就太阳能光电建筑一体化的应用及发展前景做了一些介绍，具体就保定源盛融通发展有限公司投资 4 亿元承建的电谷大厦酒店光电一体化的实例做了深入的探讨。 【关键词】太阳能；光电一体化；BIPV；应用；前景 一、前言 面对能源的日益紧张，以及人们对于舒适生活环境的要求，目前，光电建筑一体化的应用随着一些新兴材料的出现而进入人们的视野。就国外而言光电建筑一体化的实施相对较早。我国的光电建筑一体化起步较晚，但是，近几年发展较快，各个地方都有相应的设施。因此，光电建筑一体化在我国的应用现状及发展前
2、景都是很好的，这对于缓解我国能源紧缺问题是有很大帮助的。 二、太阳能光电建筑一体化的兴起 太阳能的利用主要有两大重点方向，一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能(即通常所说的光伏发电)，其中重点是后者。 太阳能光伏发电系统可视为到现在为止世界上最美妙、最长寿和最可靠的发电技术。与太阳能热发电相比，它只涉及半导体器件，既无运动部件又无流动工质，因此避免了机械维修和工质腐蚀问题。另外它不产生任何污染。但是，光伏电池价格昂贵及系统效率低一直制约着光伏发电的发展。近年来，随着常规能源的成本上升和环境污染的日益严重，光伏组件制造工艺的提高，光伏组件的价格下降较快，且有继续下降的趋势。光伏发
3、电又引起人们的高度重视，因此对于如何进一步提高系统效率及降低综合成本成为推进光伏发电系统应用的研究关键。 太阳能光伏一建筑一体化(BIPV)是应用太阳能发电的一种新概念:在建筑围护结构外表面上铺设光伏阵列提供电力。在欧洲、美国和日本等地，越来越多的 BIPV 示范系统和应用系统正呈现出强大的生命力。太阳能光伏一建筑一体化不仅开辟了一个新的光伏应用领域，而且意味着光伏发电进入城市，开始了大规模应用的新阶段。 三、光伏建筑一体化的概念及应用形式 太阳能光伏建筑一体化的概念最早是世界能源组织在 1986 年提出来的，即 BIPV(Building Integrated Photovoltaic)。它
4、有 2 种形式：一种是作为建筑物外部围护结构的一部分，与建筑物同时设计、同时施工、同时安装并与建筑形成完美结合的光伏发电系统，它既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑材料功能；另一种则是以附着形式安装在现有建筑物上的光伏发电系统，它主要完成发电任务，与建筑物功能不发生冲突。为将两者区别开来，中国可再生能源学会光伏专委会建议，用BMPV(Building Mounted Photovohaic)代替原有的 BIPV 的广义含义，将第 1 种形式称为 BIPV，第 2 种形式称为 BAPV(Building Attached Photovoltaic)周。 四、光伏建筑一体化的优越性 不论从建筑、技
5、术或经济角度出发，太阳能光伏一建筑一体化均有诸多优点:(1)可以有效利用围护结构表面(屋顶和墙面)，无需额外用地或加建其他设施，这对于土地昂贵的城市建筑尤为重要;(2)可原地发电、原地使用，可节省电站送电网的投资:(3)由于大尺度新型彩色光伏模块的诞生，不仅节约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等)，且使建筑外观更有魅力;(4)由于日照处在高压电网用电高峰期，BIPV 系统除保证自身建筑内用电外，还可以向电网供电，从而舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益;(5)可确保自身建筑全部或大部分用电，这对于用电高峰期电力异常紧张的地区及无电地区极为重要;(6)由于光伏阵列安装在屋顶和墙
6、面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，降低了空调负荷，并改善了室内环境;(7)避免了传统电力输送时的电力流失;(8)杜绝了由一般石化燃料发电所带来的严重空气污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要:(9)在建筑围护结构上安装光伏阵列，可推动大尺度 PV 组件的应用和批量生产，能进一步降低 PV 模块市场价格;(11)如把光伏电池阵列墙作为建筑物的玻璃幕墙，可减少建筑物的整体造价。当然，对光伏器件来说，同时还应具有建材所要求的绝热保温、电气绝缘、防水防潮且具有一定强度及刚度，若作为窗户材料，还要有一定的透明度。 五、光电建筑一体化的应用及实例 保定源盛融通发展有限公司投资 6
7、.5 亿元承建的电谷大厦酒店及商务会方中心，是集商务、餐饮、娱乐、国际会议交流于一体的综合性的国际商务五星级酒店。本项目采用了太阳能光电技术和污水源热泵技术。电谷大厦酒店及商务会议中心太阳能光伏发电系统采用了多种不同的结构方式，幕墙形式主要分为隐框光伏玻璃幕墙、点支式光伏玻璃幕墙和铝框干挂组件幕墙三种结构形式。年发电量为 62 千万时。太阳能与建筑的结合，建成一座具有现代特色的 BIPV 光伏建筑一体化节能型五星级酒店，该项目被评为河北省绿色十佳建筑。呼吸式的太阳能玻璃幕墙不但可以发电，而且南立面布局设计还体现了线路板的艺术概念，构成了一道亮丽的风景线。本项目充分利用了太阳能这一大自然中最清洁
8、的能源，提供了一个成功的范例，符合国家环保新能源产业发展方向。太阳能光伏发电系统总装机容量 800 千瓦。 利用太阳能发电，每发一万度电就可以替代 4 吨标准煤，这样就避免了 248（62 万千瓦时4 吨/万千瓦时=248 吨）吨标准煤的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放。 太阳能光伏发电系统，考虑发电量年衰减 0.7%，BIPV 玻璃幕墙光伏系统寿命 25 年，光伏屋顶系统寿命 25 年，则有： BIPV 幕墙光伏系统 25 年发电=49.152 万千瓦时/年25 年=1228.8万千瓦时 BIPV 光伏屋顶系统 25 年发电量=12.7 万千瓦时/年25 年=317.5 万千瓦时 电
9、谷酒店及商务会议中心 800 千瓦 BIPV 项目，系统生命期内可减少煤炭使用和有害气体排放治理费用总计=27.936 万元/年25 年=698.4 万元。 六、光电建筑一体化前景展望 BIPV 光伏发电系统由于与建筑一体化，省去了地皮规划，地皮、地表整顿，基建等费用，且节省建筑装饰材料(玻璃幕墙)等。应该说，BIPV 系统相比于普通光伏电站有较高的经济性，如与公共电网相连，则更有潜力。就目前的工艺水平、能源价格而言，光伏组件费用谈论经济上的合理性还显过早。但是如果兼顾常规能源所造成的严重污染以及它所带来的诸多社会效益，BIPV 系统还是有强大生命力的。 光伏器件与建筑相结合，将原来互不相关的
10、两个领域结合到一起，涉及面很广，并非是光伏设计及制造者单独所能完成，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等有关部门密切合作，共同努力，才能取得成功。就目前而言，尽管光伏器件与建筑相结合可降低一些应用成本，但与常规能源相比，费用仍然较高，这也是影响光伏应用的主要障碍。然而，我们必须注意到，仅做这样的直观对比并不恰当，因为一些“隐蔽”成本并未计入常规能源的成本，如治理常规能源所造成的污染等费用。随着常规能源的日益枯竭，人类对环境的日益重视以及光伏电池生产工艺的革新与革命，光伏组件成本的下降，可以预计，BIPV 是未来光伏应用中最重要的领域之一，其前景十分广阔，有着巨大的市场潜力，在不久的将来，与光伏相结合的建筑物会如雨后春笋般出现在我们身边，同时光伏发电也必将在能源结构中占有相当重要的地位。 参考文献 1 李芳，沈辉，许家瑞，等光伏建筑一体化的现状与发展J.电源 技术，2007. 2 洪兴，韩俊，孙亮亮香港太阳能光伏建筑一体化的研究与进展J新材料产业，2008. 3 徐榘，李保峰光伏建筑的整体造型和细部设计J建筑学报，2010. 4龙文志.光电建筑一体化应用方式J建设科技，2009. 5 陈维，沈辉，刘勇BIPV 中光伏阵列朝向和倾角对性能影响理论研究J太阳能学报，2009.
