1 前言
世界
光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)就像武廣高鐵一樣迅猛發(fā)展,而中國
光伏產(chǎn)業(yè)又是這列火車的火車頭。從上個(gè)世紀(jì)末到本世紀(jì)初,中國
光伏發(fā)電已逐漸從解決特殊領(lǐng)域供電,如通信、邊遠(yuǎn)地區(qū)民用生活用電,轉(zhuǎn)向作為常規(guī)能源的一種重要補(bǔ)充,并以分散的形式進(jìn)人電力市場(chǎng)。在諸多形式中,建筑光伏是光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域最重要的市場(chǎng)。國家2009年先后出臺(tái)的《關(guān)于加快推進(jìn)
太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》、《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》、《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》,以及即將出臺(tái)的《上網(wǎng)電價(jià)法》,都為太陽能時(shí)代的來臨奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此大力發(fā)展建筑光伏應(yīng)用,無論對(duì)我們
建筑幕墻產(chǎn)業(yè),還是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè),都具有廣闊的市場(chǎng)前景。
1.1 什么是BMPV?
以前我們總說BIPV,其實(shí)就是Building Integrated Photovoltaic的縮寫,直譯就是“集成到建筑物上的
光伏發(fā)電系統(tǒng)”。我國業(yè)內(nèi)通常稱BIPV為“光伏建筑”或“
光伏建筑一體化”。
隨著我國BIPV的實(shí)踐和發(fā)展,我們需要對(duì)光伏建筑概念作擴(kuò)展和更準(zhǔn)確的界定。光伏建筑應(yīng)定義為:“ 安裝在建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)”,英文為“Building Mounted Photovoltaic” ,簡(jiǎn)稱BMPV 。
以下我們要用BMPV 代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的BIPV ,因?yàn)锽IPV 只是BMPV 的一種形式。
1.2 建筑光伏(BMPV)的分類
隨著BMPV的實(shí)踐和發(fā)展,使“建筑光伏”的實(shí)際含義有所開展,我們根據(jù)功能的多樣性把建筑光伏劃分為BAPV 和BIPV兩種形式。
(1)我們把安裝在現(xiàn)有建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng),
光伏系統(tǒng)附著在建筑物(Building Attached Photovoltaic)主要完成發(fā)電任務(wù),與建筑物功能不發(fā)生沖突,稱為BAPV 。BAPV 主要用于舊樓屋頂光伏改造和大型屋面的光伏系統(tǒng)架設(shè)。
(2)當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑物外部維護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分,且與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和安裝。像這樣的光伏發(fā)電系統(tǒng)既具有發(fā)電功能,又具有建筑物構(gòu)件和材料功能,甚至提升了建筑物的美感,與建筑物形成完美的統(tǒng)一體(Building Integrated Photovoltaic),稱為BIPV。BIPV是現(xiàn)代光伏建筑的主要形式,廣泛用于各種
民用建筑、公共建筑、工業(yè)建筑等一切可以承載光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑物。
1.3 并網(wǎng)BMPV的優(yōu)點(diǎn)
(1)由于將光伏系統(tǒng)直接安裝在建筑物上,充分利用建筑物的高度和受光面的面積,不需額外占用土地,節(jié)約土地資源。
(2)這種光伏系統(tǒng)提供了一種分散、安全、方便的發(fā)電方式;并網(wǎng)發(fā)電,因此不需要蓄電池,免去了蓄電池的壽命和維護(hù)等問題;由于一般采取分散式逆變器模式,不需要長(zhǎng)距離輸電,從而只需要小額的配電費(fèi)用,就能獲取高效率,因此可降低發(fā)電成本。
2 太陽能電池板的發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的
太陽能電池板分為
單晶硅、
多晶硅和
非晶硅,隨著各國研發(fā)力量的不斷創(chuàng)新,發(fā)明出了多種新型太陽能電池,市場(chǎng)格局也在不斷的變化著。現(xiàn)在總體可分為傳統(tǒng)型晶體
硅太陽能電池和新型太陽能電池兩個(gè)陣形,傳統(tǒng)型主要由單晶硅和多晶硅組成,依然在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位,新型太陽能電池則百家爭(zhēng)鳴,有發(fā)展最迅猛的
薄膜太陽能電池,CPV 聚光光伏,太陽熱發(fā)電,納米燃料敏化電池,有機(jī)太陽能電池等。其中薄膜太陽能根據(jù)電池市場(chǎng)上主流產(chǎn)品又分為硅基
薄膜電池、CdTe電池、CI(G)S(S)電池等。薄膜太陽能電池的最大優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)遠(yuǎn)來說隨著技術(shù)的成熟原材料使用非常節(jié)省,所以價(jià)格會(huì)不斷降低,而且可以做成柔性的面板,可以任意彎曲,方便在BIPV 中的靈活使用。相信在不遠(yuǎn)的將來,隨著國家的973、863計(jì)劃的陸續(xù)開展,必然會(huì)使新型薄膜太陽能電池成為最普及的太陽能電池。
我國太陽能
光伏產(chǎn)品出口額近年來快速增長(zhǎng),拉動(dòng)了行業(yè)迅猛發(fā)展。資料顯示,2008年我國
太陽能光伏產(chǎn)品出口額已達(dá)63.64億美元,2009年1～8月出口額達(dá)87.21億美元,比2008年同期增長(zhǎng)123.37%,已占
太陽能光伏產(chǎn)品國際貿(mào)易總額的近10%。近十年來,全球
太陽能光伏產(chǎn)業(yè)平均年增長(zhǎng)率為41.3%,太陽能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大了35倍。去年我國太陽能電池產(chǎn)量已突破2000MW,占全球產(chǎn)量的36.7%。
我國76%的國土光照充沛,太陽能資源十分豐富,全國三分之二的國土面積每平方米太陽能年輻射總量達(dá)3350～8400兆焦,平均為5860兆焦(相當(dāng)于199kg標(biāo)準(zhǔn)煤),每年我國地表吸收的太陽能,大約相當(dāng)于2.4萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量,相當(dāng)于2008年全國能源消耗總量28.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的泓2倍。同時(shí),我國光能資源分布較為均勻,與水電、風(fēng)電、核電等相比,
太陽能發(fā)電沒有任何排放和噪聲,應(yīng)用技術(shù)成熟,安全可靠。除大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)應(yīng)用外,太陽能還可以通過抽水、超導(dǎo)、蓄電池、制氫等多種方式儲(chǔ)存,太陽能幾乎可以滿足中國未來穩(wěn)定的能源需求。
盡管擁有良好的資源優(yōu)勢(shì),但目前國內(nèi)光伏市場(chǎng)發(fā)展依然緩慢。我國光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量不及生產(chǎn)容量的2%,市場(chǎng)狹小嚴(yán)重阻礙我國光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。此外,我國太陽能光伏生產(chǎn)與需求之間存在很大差距,加之整個(gè)產(chǎn)業(yè)缺乏核心技術(shù),也導(dǎo)致我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)外依賴度過高。
為解決一系列潛在問題,應(yīng)盡快出臺(tái)相關(guān)法規(guī),將有助于光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
光伏技術(shù)基于其技術(shù)先進(jìn)性、資源無限性和綠色環(huán)保性等特征,無疑是未來產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命的核心。美國奧巴馬政府提出的7O00億美元經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中,把發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為擺脫經(jīng)濟(jì)衰退、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、搶占未來發(fā)展制高點(diǎn)的重要國家戰(zhàn)略。我國也迅速制定上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼細(xì)則,啟動(dòng)“上網(wǎng)電價(jià)法”。只有在市場(chǎng)形成的初期打破市場(chǎng)規(guī)律,積極對(duì)并網(wǎng)電價(jià)進(jìn)行補(bǔ)貼,對(duì)國內(nèi)太陽能企業(yè)給予實(shí)質(zhì)性的激勵(lì),才能迅速培育市場(chǎng),形成有自我完善機(jī)制的國內(nèi)太陽能市場(chǎng)。這不論從我國光伏產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略考慮,還是從順利渡過全球金融危機(jī)的短期策略考慮,都是科學(xué)、可行的。因此,相關(guān)法規(guī)的出臺(tái)在當(dāng)前尤其顯得必要和迫切。
啟動(dòng)國內(nèi)市場(chǎng),盡快擺脫困境。我國必須實(shí)現(xiàn)從光伏制造大國向應(yīng)用大國的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變,但這對(duì)目前的中國來說并非易事。慶幸的是,我國出臺(tái)的一系列提振
新能源產(chǎn)業(yè)的政策都讓光伏產(chǎn)業(yè)從中受益。其中最為直接的是“太陽能屋頂計(jì)劃”的實(shí)施。太陽能光電建筑作為整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)終端環(huán)節(jié),一旦大規(guī)模啟動(dòng),也將直接影響產(chǎn)業(yè)鏈上游的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)。
規(guī)劃、管理、技術(shù)急需強(qiáng)化。首先,應(yīng)提高《
可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中有關(guān)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)規(guī)劃;其次,應(yīng)組建更高級(jí)別的政府專門管理機(jī)構(gòu)加強(qiáng)規(guī)劃和管理;最后,應(yīng)在“973” 和“863” 等科研項(xiàng)目計(jì)劃中給予光伏產(chǎn)業(yè)更多的資金投人,迅速建立產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合的國家光伏研發(fā)體系。但要短時(shí)間在國內(nèi)市場(chǎng)立刻啟動(dòng)也是不太可能的,需要不斷地努力。包括提高其在發(fā)電總量中的指標(biāo)比重,同時(shí)通過采取補(bǔ)貼政策支持、鼓勵(lì)太陽能發(fā)電并網(wǎng),以及鼓勵(lì)企業(yè)開展技術(shù)創(chuàng)新等。
3 BMPV 的實(shí)現(xiàn)形式以及各自特點(diǎn)
根據(jù)不同建筑的特點(diǎn)以及同一建筑的安裝部位、使用功能,我們目前將BMPV分為六大類:
3.1 水平屋頂(BAPV)
這種形式是將
光伏組件,以合適的角度陣列式安裝在水平屋頂上。從發(fā)電角度看,這種方式的經(jīng)濟(jì)性最好,這是因?yàn)?
(1)它可以根據(jù)不同地理位置所接受太陽光的高度角和方位角的不同,進(jìn)行針對(duì)性的最佳角度安裝,從而獲得最大的發(fā)電量。
(2)由于面板布置形式比較規(guī)整,所以可以采用標(biāo)準(zhǔn)光伏組件,從而減少成本,提高
穩(wěn)定性,獲取最佳性能。
(3)屋頂為最不影響視覺的部位,在水平屋頂安裝光伏組件,能把對(duì)建筑物外觀和功能的影響降到最低。
(4)正是由于這種安裝方式的高發(fā)電效率、安裝簡(jiǎn)便以及發(fā)電成本低,所以從發(fā)電經(jīng)濟(jì)性考慮來說,水平屋頂是BMPV的最佳選擇。
3.2 斜屋頂(BAPV)
在雨水比較豐富的地域,許多老式建筑都采用斜屋頂?shù)淖龇?一般斜屋頂都一面朝南或偏南,在此面上安裝光伏組件具有較好的經(jīng)濟(jì)性,而且由于老式建筑同新式太陽能發(fā)電具有強(qiáng)烈對(duì)比,能使建筑更具魅力。它的特點(diǎn)在于:
(1)安裝前先考察建筑是否有朝南或偏南的斜屋面,從而獲得最大或者較大的發(fā)電量。
(2)和水平屋頂一樣,由于面板布置形式比較規(guī)整,所以可以采用標(biāo)準(zhǔn)光伏組件,從而減少成本,提高穩(wěn)定性,獲取最佳性能。
(3)和水平屋頂一樣,屋頂為最不影響視覺的部位,在水平屋頂安裝光伏組件,能把對(duì)建筑物外觀和功能的影響降到最低。
(4)正是由于這種安裝方式的較高發(fā)電效率、安裝簡(jiǎn)便以及發(fā)電成本低,所以從發(fā)電經(jīng)濟(jì)性考慮來說,斜屋頂是光伏發(fā)電系統(tǒng)的較佳選擇。不過也由于它的局限性,只能安裝在朝南或者偏南的斜屋面,所以實(shí)際選用時(shí)也要綜合考慮。
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