太阳能光伏建筑一体化

太阳能光伏建筑一体化（一）前言1. 1金融危机促进发展新能源-太阳能光伏建筑一体化2008年世界金融危机使全球资产面临重新溢价，金融版图随之悄然改写，与之相伴的还有国际油价的跌宕起伏。

伴随金融危机恐慌心理的蔓延，影响金融危机的因素扩大。

能源安全，作为世界各国政府密切关注及深入研究的课题亦被提上议事日程，世界各国从保护国家安全角度，制定和调整本国的能源战略。

为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响，各国政府高度重视可再生清洁新能源，并把太阳能发电作为首选发展方向。

新能源规划有三个方面的意义，第一是应对当前的金融危机，扩大内需、拉动投资、增加就业，第二个是应对气候变化，调整能源结构，持续能源的可持续发展。

第三个是抢占未来经济发展的制高点，提升中国能源的国际竞争力”。

这项“金太阳”工程的的重点内容将是以国家财政补贴的形式，支持国内光伏市场的启动。

把新能源的发展提高到前所未有的“战略高度”。

这一系列行动，不仅在中国，而且在全世界范围内产生了极其明显的连动效应，引发了全国各地政府和企业界“光伏积极性”空前高涨。

一场“太阳能建筑一体化”风暴正在全国各地掀起。

在创建节约型社会的主题带动下，各地政府、企业界纷纷聚焦“太阳能光伏建筑一体化”，一场能源产业的革命已经在爆发边缘，开创太阳能光伏建筑一体化春天。

中国将进一步把太阳能光伏建筑一体化技术作为能源技术发展的优先主题，大力提高一次能源和终端能源利用技术水平。

提升能源装备制造水平，加强能源领域前沿技术研究和基础科学研究，探索太阳能光伏建筑一体化新能源的新途径，大力推进先进适用太阳能光伏建筑一体化1.2 四万亿救市计划是光伏建筑一体化新能源逆势上扬的强大动力为了应对金融危机给国内产业带来的不利影响，中国制定了高达4万亿元的投资计划，同时推出了“十大措施”。

“加强生态环境建设、支持重点节能减排工程”成为其中亮点，政府在4万亿救市计划中着重强调节能环保领域，无疑是给光伏建筑一体化再生能源、太阳能光伏企业提供了广阔的市场机遇。

光伏建筑一体化产业将会逆势上扬。

1．3推动光伏建筑一体化应用是落实扩内需、调结构、保增长的重要着力点。

推动光伏建筑一体化应用是促进我国光电产业健康发展的现实需要。

三文件为推动光电建筑应用、拓展国内应用市场、创造稳定的市场需求、促进我国光电产业健康发展提供了可靠的政策依据。

三文件优先支持技术先进、产品效率高、建筑一体化程度高、落实上网电价分摊政策的示范项目，从而不断促进提高光电建筑一体化应用水平，增强产业竞争力。

对推动光伏建筑一体化应用有重要意义。

太阳能电池光伏企业已面临投资过热，但太阳能光伏发电在国内就没太多企业在做，尤其是做大规模、大型建筑光伏一体化的太阳能应用国内才刚刚起步，海外市场更需要推广的也是光伏建筑一体化，这正是建筑光伏一体化的拥有的逆势而上的海内外市场前景。

（二）太阳能光伏建筑一体化（BIPV）。

2.1太阳能光伏建筑一体化的定义与原则太阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。

BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有外围护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。

光伏与建筑一体化（简称BIPV）是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可再生能源的建筑，太阳能光伏建筑一体化≠太阳能光伏＋建筑。

所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的‘相加’，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用。

同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。

2.2太阳能光伏建筑一体化原则1. 生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透：建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。

建筑中的pv板使用不仅很好的利用了太阳能，极大的节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面美学。

BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。

2. 传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合；引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。

建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。

BIPV首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。

建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以设计，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中一体设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，达到与建筑物的完美结合。

3.关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；合适的比例和尺度:PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。

PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高技派的建筑中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。

4.保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；精美的细部设计:不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，pv板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中。

5光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，才能成功。

2.3为什么要光伏与建筑一体化（BIPV）？由于太阳能能量密度较低并且高度分散，为了提供所需的能源，必须有足够的接受面积。

据测算：为了满足2000年全球电力的需求，以太阳能电池转换率10%计算，需要的面积为840km×840k m=640000km2，这相当于德国和意大利两个国家的面积。

光筑一体化的系统，如幕墙光伏发电系统，成本随着建筑物的设计阶段和光伏电池与建筑装饰材料生产过程的结合程度有很大的依赖。

研究表明，如果设计院、建材生产商和光伏制造商能够充分协作起来，建材光伏一体化的发电单元的制造成本与单独生产光伏组件的成本类似，甚至比建材加光伏组件的成本还低，而逆变和布线系统则可以整体并入到建筑物的电力系统中去，因此，BIPV的成本可能比单独的光伏发电还要低得多。

2．4光伏建筑一体化的类型和方式光伏建筑一体化一般分为独立安装型和建材安装型两种类型。

1.独立安装型。

是指普通太阳电池板施工时通过特殊的装配件把太阳电池板同周围建筑结构体相连。

其优点是普通太阳电池板叫以在普通流水线上大批量生产，成本低，价格便宜，既能安装在建筑结构体上，又能单独安装，其缺点是无法直接代替建筑材料使用，PV板与建材重叠使用造成浪费，施工成本高。

这种独立安装型一体化方式在设计时也并非是与建筑的简单“叠加”，而是将其作为建筑的一种独立的设计元索加以整合，创造出独特的造型效果。

2.建材安装型。

则是在生产时把太阳电池芯片直接封装在特殊建材内，或做成独立建材的形式，如屋面瓦单元、幕墙单元、外墙单元等，外表面设计有防雨结构，施工时按模块方式拼装，集发电功能与建材功能于体，施工成本低。

相比较而言，建材安装型的技术要求相对更高，因为它不仅用来发电，而且承担建材所需要的防水、保温、强度等要求。

但是由于必须适应不同的建筑尺寸，很难在同一条流水线上大规模生产，有时甚至需要投入大量的人力进行手工操作生产，对于劳动力价格较低的我国而言，这种太阳电池组件更有利于国际竞争。

2．5建材安装型又分为四种方式，屋顶一体化、墙面一体化、建筑构件一体化和建筑立面LED一体化。

2.7光伏建筑一体化BIPV的设计1）建筑设计规劃2）太阳辐射-当地太阳幅射能量-太阳角的计算-大气层外的太阳辐射-到达地表的太阳辐射通量-倾斜面上太阳总辐照量3）光伏系统的设备构成-太阳电池方阵，即光伏组件-储能装置，即蓄电池-阻塞二极管-控制器-逆变器2.10光伏建筑一体化的系统工作原理光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶（光电屋顶）、墙面（光电幕墙）、遮阳（光电遮阳板）来获取电能的一种方式，其工作原理如图2.9。

光伏系统工作时，安装在建筑物上光伏组件产生直流电源，通过接线盒与逆变器连接，将直流转换成交流，给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。

光伏建筑一体化的发电主要有两种方式，一种是独立的供电系统，即所发电能直接用于建筑物内部分负载，过剩时采取蓄电池储存。

2.10光伏建筑一体化系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。

带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。

并网光伏发电系统是与电网相连，并向电网馈送电力的光伏发电系统。

从长远的角度来看，并网光伏发电系统更有优越性。

因此，建筑物光伏市场正在或即将从独立发电系统转向并网发电系统。

（三）非晶硅薄膜电池在光伏建筑一体化的优势；3.1太阳能电池产品主要分为晶体硅电池、薄膜电池两类：前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种，占据全球该行业绝大多数的市场份额；后者主要包括非晶硅电池、铜铟镓硒电池和碲化镉电池等，转换效率比晶体硅电池低，目前市场份额较小。

3.2从市场前景来看，薄膜电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面的应用，将比传统的晶体硅电池更为广阔。

以上几类光电池，按照各自不同的特点，有各自最为适合的使用范围，单晶硅电池和多晶硅电池可以用于建造独立的光伏电站。

晶体硅太阳能电池仍占有大部分的市场,但其成本下降的空间有限，而薄膜太阳能电池不仅成本下降的空间较大，转换效率也在迅速提升，在电力供应市场和光伏建筑一体化方面,薄膜太阳能电池都占有举足轻重的地位。

5．3光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源。

所有生物质能源实质上都是太阳能通过植物叶绿素细胞转化成“物质能”储存在有机质里，并同时吸收大气中的二氧化碳，然后通过燃烧和其他技术途径使这些太阳能和二氧化碳重新释放出来。

植物生长过程中所吸收的二氧化碳与作业燃料利用过程中所释放出来的二氧化碳是相等的，植物从生长到燃烧后变成灰土，整个循环过程的碳是零排放的。

而且能源产出率比目前太阳能电池能值产出率要高，能源密集型的玉米为目前太阳能电池2.7倍；人工林木材为目前太阳能电池5.12倍；水电站（河流能）为目前太阳能电池24.4倍。

人类应向大自然学习高效直接利用太阳能。

5．4光伏建筑一体化绿色电能引领着新一轮能源革命。

在不久未来，太阳能光伏建筑一体化技术和成本将取得突破性的进展，彻底消除使用障碍，太阳能光伏建筑一体化绿色电能源将替代传统火力电能，引领新一轮能源革命。