“光電建筑一體化應在規(guī)劃和建筑設計階段對發(fā)電系統(tǒng)、應用形式和系統(tǒng)性能進行整體設計，同時既要保證建筑的整體美感，又要確保安全、光照和通風等諸多要素的情況下，實現(xiàn)發(fā)電的功能。”在近日舉辦的光電建筑一體化設計要點及案例分析論壇上，中國建筑設計研究院國家住宅工程中心太陽能建筑技術研究所總建筑師曾雁表示，建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)以其*的優(yōu)勢和廣闊的市場前景，將成為未來光伏發(fā)電的主要應用形式之一。
光電與建筑一體化就是將太陽能的光電利用與建筑有機融合，實現(xiàn)與建筑的同步設計、同步施工、同步驗收、同步后期管理，使其成為建筑的有機組成部分，從而降低建筑能耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的，因此有著非常廣闊的發(fā)展前景。作為清潔能源，太陽能與建筑一體化曾經(jīng)給予人們很多希望與憧憬。但不可回避的是，光電建筑一體化項目在實施過程中卻面臨著一些尚待解決的現(xiàn)實問題，制約了行業(yè)的健康發(fā)展。
多重因素制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展
“光電建筑一體化前期系統(tǒng)設計的不完善，會給光伏系統(tǒng)的應用帶來一系列問題，如錯誤利用可再生能源技術、光伏系統(tǒng)與建筑結合不協(xié)調、系統(tǒng)中單元產(chǎn)品的應用損壞率較高、發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃不完善所導致的并網(wǎng)困難。此外，系統(tǒng)設計的不合理，還容易造成安全事故的發(fā)生。”北京市新能源與可再生能源協(xié)會光伏分委會副理事長魯延武認為，目前國內光伏應用系統(tǒng)存在諸多問題。要解決這些問題，首先要做好前期的準備工作，包括選擇合適的技術、論證光伏與建筑是否協(xié)調、嚴把電池組件質量關、提前做好發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃；其次，做好項目的系統(tǒng)設計工作，包括電氣系統(tǒng)設計、結構設計、并網(wǎng)設計、并網(wǎng)保護設計等；第三，重視發(fā)電系統(tǒng)平時的運營與維護。
對于光電建筑一體化項目實施中存在的問題，甘肅省*自然能源研究所副所長李世民撰文指出，目前我國城市建筑相對密集，樓宇之間遮陰嚴重，光伏組件作為建筑外裝飾材料安裝在屋頂和南墻上后會受到建筑朝向、遮陰等多方面的影響和限制，建筑對光伏組件的保溫要求和光伏組件對工作環(huán)境的要求也會形成矛盾。適合建筑一體化的光伏組件和構件仍舊比較欠缺，特別是適用于我國北方寒冷地區(qū)的建筑屋頂一體化太陽能組件品種和熱工性能還比較差，不能滿足建筑節(jié)能保溫的要求。同時組件間的連接、匹配以及電路等一系列問題都給光電建筑一體化建筑的外形設計、內部構造等提出了新的要求和模式。
為了有效解決建筑與光電產(chǎn)業(yè)的有機結合，由*發(fā)布的《建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準》從今年6月1日起正式實施，規(guī)定太陽能光伏工程作為建筑節(jié)能分部工程、可再生能源子分部工程，正式納入建筑工程進行質量驗收。此前，*已發(fā)布《光伏發(fā)電站施工規(guī)范》、《光伏發(fā)電工程施工組織設計規(guī)范》等一系列標準及規(guī)范，涉及設計、施工、驗收、維護、并網(wǎng)等方面。
“這些標準大多側重在地面光伏電站、光伏系統(tǒng)技術和并網(wǎng)技術要求方面。光伏標準在不同建筑構造上的應用體現(xiàn)得卻不夠，對于應滿足的要求還缺乏具體規(guī)定。”中國建筑金屬結構協(xié)會會長姚兵表示，問題原因在于，光伏在建筑上應用的項目總量還不夠多，特別是在建筑立面上的應用項目更少，缺乏經(jīng)驗的總結，還處于摸索階段。
光電與建筑應緊密結合
“遮擋對于晶體硅太陽能電池的發(fā)電量影響很大，對于非晶硅的影響會小得多。一塊晶體硅太陽能電池組件被遮擋了1/10的面積，功率損失將達到50%；而非晶硅受到同樣的遮擋，功率損失僅有10%。如果太陽能電池不可避免地會被遮擋，應當盡量選用非晶硅太陽能電池。”曾雁認為，光電建筑一體化項目設計人員在設計前期，對氣象數(shù)據(jù)、系統(tǒng)發(fā)電量、工作溫度、zui大放電深度和容量等參數(shù)都應進行充分了解。比如，我國一般建筑物宜朝南，不要影響到相鄰建筑的日照標準、確保每棟建筑的有效日照和zui大接收，避免景觀設施、周圍配置綠化和周邊建筑的陰影影響發(fā)電，設計時還應考慮每天不少于6個小時不受遮擋的日照條件。另外，支撐的金屬件及各個連接節(jié)點，應具有抵抗系統(tǒng)自重、風載荷、雪載荷和地震作用的能力。
中國建筑金屬結構協(xié)會光電建筑應用委員會主任梁岳峰表示，光電建筑應用不是單純的在屋頂或公共設施上安裝光伏組件或光熱產(chǎn)品，而是光伏與建筑的深度結合，兼顧設計、安全、美觀等問題， 光伏與建筑的結合應從規(guī)劃開始， 在國家力推分布式光伏發(fā)電的背景下，光電建筑一體化應向安全規(guī)范化的方向發(fā)展。
“我國既有建筑面積十分龐大，節(jié)能改造的任務相當艱巨，能否充分合理利用建筑上一切可利用的部位，妥善安裝光伏組件，是擺在我們面前的一道難題。”業(yè)內專家表示，光電建筑一體化的實現(xiàn)，不是某個單向技術的突破就能達到目標，而是需要在一系列新技術的綜合開發(fā)利用和不同行業(yè)部門之間在協(xié)調管理方面都取得制度性合作實效的基礎上，才能完成的一項復雜的系統(tǒng)工程。“光電建筑一體化在歐美國家的發(fā)展已較為成熟，但在我國還處于摸索階段，國家應該加強對光電建筑的市場管理”。
該專家建議，要滿足較高程度的光電建筑一體化，必須在建筑建設初期就要考慮，在建筑方案初步設計階段研究建筑朝向、太陽方位角、入射角、圍護結構的結合、建筑外觀的協(xié)調等諸多問題，以及其后的各項審批、施工圖設計、主體施工等，這是建設程序的周期決定的。
浙江省光伏技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長趙永紅認為，光電建筑產(chǎn)業(yè)的推進，迫切需要行業(yè)和政策兩個方面的推動。在行業(yè)方面，不僅需要光伏企業(yè)轉變思路提供一體化服務，還需要行業(yè)協(xié)會和地方政府部門加強對行業(yè)企業(yè)的指導和協(xié)調；在政策方面，應鼓勵在項目中應用創(chuàng)新型產(chǎn)品和系統(tǒng)，強調通過扶持補貼政策與市場監(jiān)管機制并行的方式來提高項目質量。
新能源建筑市場將打開
為了推動清潔能源的健康發(fā)展，近年來，國家*、*、*相繼出臺了多項加快推進太陽能在建筑中規(guī)?；瘧玫恼撸M織實施了一批太陽能與建筑應用一體化的示范工程，取得了良好的節(jié)能效果和工程經(jīng)驗，太陽能光電與建筑一體化的應用技術水平得到了不斷提升。
據(jù)了解，為了進一步推動光電建筑一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中國建筑金屬結構協(xié)會光電建筑應用委員會目前已經(jīng)開展相關標準的完善工作。其負責編制的《建筑光伏系統(tǒng)技術導則》構建出包括兩大安裝形式、6個安裝部位、14項安裝種類的光電建筑關系圖，建筑光伏系統(tǒng)關系更加清晰明朗，對大多數(shù)光電建筑具有普遍指導性。另外，新編制的《建筑用光伏遮陽構件通用技術條件》、《建筑光伏陽臺通用技術要求》也對光電建筑提出了更具方向性的要求。
姚兵表示，中國光電建筑一體化總體趨勢看好，國家層面的光伏發(fā)展政策正在陸續(xù)進行調整，各地方光伏補貼政策也紛紛出臺，碳排放權交易正逐步推進，這將推動規(guī)范光電建筑市場，提升產(chǎn)品質量。
“在國家政策的大力扶持下，分布式發(fā)電企業(yè)下一步要在重點行業(yè)、區(qū)域和城市尋找屋頂資源，并且探索和政府、大型央企合作的模式，實現(xiàn)資源整合。”中國興業(yè)太陽能技術控股有限公司董事局主席劉紅維表示，分布式發(fā)電與綠色建筑結合是未來發(fā)展的方向，在建筑規(guī)劃、設計、經(jīng)營實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈綠色化，增加可再生能源的應用比例。”
“隨著全國各省市新能源建筑應用政策的相繼發(fā)布，以及可再生能源利用在綠色建筑評價標準中地位的提升，新能源建筑應用市場正在逐漸打開。”
