光伏建筑一體化助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)
中國建筑能耗研究報告(2020)顯示,2018年全國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸二氧化碳,占全國碳排放的比重為51.3%。建筑節(jié)能減排成為全球可持續(xù)發(fā)展的重要舉措之一。光伏建筑一體化(以下簡稱BIPV)是一種將光伏發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑上的先進技術(shù)。光伏屋頂、光伏外墻、光伏幕墻、光伏欄桿、光伏聲屏障等可作為新型綠色建筑材料直接使用,具備建筑清潔化、低碳化、可持續(xù)化特性,對建筑實現(xiàn)“凈零排放”,推動建筑低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要的示范和推廣意義,能有效助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)。
BIPV作為最具潛力的分布式光伏細(xì)分領(lǐng)域,應(yīng)用在建筑上需解決幾個方面的問題:一是BIPV組件要滿足風(fēng)壓變形性能、空氣滲透性能、雨水滲漏性能、保溫性能、隔聲性能、平面內(nèi)變形性能、耐沖擊性能、防火性能、防雷性能、防腐性能等建材要求。因此,BIPV組件比常規(guī)的發(fā)電組件在制備技術(shù)上要求更高,輕質(zhì)化的BIPV組件更成為研發(fā)熱點。二是BIPV組件需滿足建筑設(shè)計師對建筑的各種顏色、形狀等的美學(xué)要求,真正適用于不同建筑的應(yīng)用場景。特別是既有建筑改造,既能保留歷史和美學(xué)價值,又能考慮太陽能系統(tǒng)的整合,因而大尺寸、異形、透光、紋理化彩色的BIPV技術(shù)應(yīng)運而生。三是實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)與光伏電學(xué)性能的配合技術(shù)。光伏建材建筑結(jié)合的新結(jié)構(gòu)、固定方式、電路電氣連接技術(shù)等,包括組件邊框預(yù)留技術(shù)、接線盒隱藏技術(shù)、與建筑結(jié)合布線技術(shù)、散熱方案、防漏技術(shù)等。四是新建建筑與BIPV結(jié)合技術(shù),裝配式建筑用光伏構(gòu)件快速、批量化集成技術(shù)等的關(guān)鍵構(gòu)件滿足快捷方便、易于拆卸、模塊化的應(yīng)用要求。
國外關(guān)于BIPV的研究集中在示范工程實例分析和投資節(jié)能評估等方面,歐洲是BIPV市場應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)者。2019年德國、西班牙、瑞士等國的一些公司推出了彩色和圖案型BIPV產(chǎn)品;2019年美國特斯拉發(fā)布了新型HIT光伏平瓦技術(shù);Schott solar、Sanyo、Sharp等公司宣稱正在開發(fā)新型BIPV產(chǎn)品。據(jù)瑞士著名BIPV技術(shù)中心(SUPSI)預(yù)測,未來5年BIPV組件發(fā)展趨勢是PV移動房屋、覆膜和圖案化PV幕墻、彩色玻璃PV幕墻和柔性組件。國內(nèi)較早開展BIPV產(chǎn)品研發(fā)和項目示范的是保定嘉盛光電公司,2019年隆基、晶科、正泰、永臻、埃夫隆等企業(yè)宣布進入BIPV行業(yè)。
經(jīng)過多年的市場沉淀,BIPV技術(shù)發(fā)展模式及路徑逐漸成熟。2020年全球BIPV裝機總量為2.3GW,約占全球光伏總裝機量的1%。國內(nèi)光伏和建筑行業(yè)均認(rèn)為,2020年是BIPV發(fā)展的元年,BIPV政策頻出。2020年11月,北京市住建委等部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進一步支持光伏發(fā)電系統(tǒng)推廣應(yīng)用的通知》,提出對全部實現(xiàn)光伏建筑一體化應(yīng)用(光伏組件作為建筑構(gòu)件)的項目可補貼0.4元/kWh(含稅),連續(xù)補貼5年。2020年12月,西安市工信局發(fā)布《關(guān)于進一步促進光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(征求意見稿)》,提出在推進分布式光伏應(yīng)用方面,將對2021年1月1日—2023年12月31日期間建成并網(wǎng)且符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分布式光伏項目,自并網(wǎng)次月起給予投資人0.1元/kWh補貼(含稅),連續(xù)補貼5年;在支持光伏儲能系統(tǒng)應(yīng)用方面,將對2021年1月1日—2023年12月31日期間建成運行的光伏儲能系統(tǒng),項目中組件、儲能電池、逆變器采用工信部相關(guān)行業(yè)規(guī)范條件公告企業(yè)產(chǎn)品,自項目投運次月起對儲能系統(tǒng)按實際充電量給予投資人1元/kWh補貼,同一項目年度補貼最高不超過50萬元。2021年3月,南京市出臺《南京市綠色建筑示范項目管理辦法》,規(guī)定太陽能光伏項目按照不超過500元/kWh予以補助,單個可再生能源建筑應(yīng)用示范項目補助金額最高不超過200萬元。2021年7月,北京市住建委發(fā)布《北京市住建系統(tǒng)2021年生態(tài)文明建設(shè)工作要點》,積極推進超低能耗建筑示范項目建設(shè),推動重點區(qū)域和重大項目實施高標(biāo)準(zhǔn)綠色建筑建設(shè),暢通綠色產(chǎn)品銷售渠道,推廣高效智慧家庭節(jié)能、節(jié)水器具、綠色建材和環(huán)保裝修材料??梢灶A(yù)見,隨著建筑節(jié)能+平價上網(wǎng)+政策驅(qū)動,越來越多的BIPV項目的經(jīng)濟性和可靠性將逐步得到驗證,行業(yè)也將由啟蒙階段步入發(fā)展階段。
山東淄博雙創(chuàng)公園城發(fā)展服務(wù)中心的光伏幕墻,建設(shè)于2021年8月,在設(shè)計之初就將BIPV的造型及外觀和整個建筑融合到一起,BIPV組件采用灰色、大尺寸、異形等新技術(shù),替代了傳統(tǒng)房屋立面建筑材料,安裝面積1051m2,裝機容量65.8kW,年發(fā)電量可達(dá)7萬kWh。
根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)和中國建筑科學(xué)研究院測算,我國目前既有建筑面積約800億平方米;同時,目前市場上每年新增近1億平方米的采光瓦屋頂面積,一旦走向規(guī)模化應(yīng)用,BIPV將是一個近萬億元的市場。BIPV兼具發(fā)電、建材和美觀等功能于一身,隨著技術(shù)進步,產(chǎn)品的性價比穩(wěn)步提升,必將成為低能耗、環(huán)境友好型綠色建筑的主角。
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