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1 建筑能耗現(xiàn)狀
隨著《京都議定書》的正式生效，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展成為全球最強(qiáng)的呼聲。作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的中國已經(jīng)在2014年的APEC大會上向世界承諾：“到2020年，GDP二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重到15%左右，到2030年碳發(fā)放達(dá)到峰值”。雖然中國仍然是發(fā)展中國家，卻一直努力承擔(dān)著與自身角色相當(dāng)?shù)墓?jié)能減排義務(wù)，而作為能耗大戶的建筑，更是中國長期節(jié)能減排的重要領(lǐng)域。因此，如何降低建筑能源消耗，提高能源利用效率，實(shí)施建筑節(jié)能，是我國可持續(xù)發(fā)展亟待研究解決的重大課題。總結(jié)我國建筑能耗的現(xiàn)狀有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)能源總量消耗大
從2002年到2014年，我國能源消費(fèi)占世界總量的比重已經(jīng)由12.7%迅速攀升到29.63%，已超過美國成為世界上最大的能源生產(chǎn)和消費(fèi)國。巨大的化石能源消耗帶來的是大量溫室氣體的排放，給環(huán)境帶來了巨大壓力。
能源問題的增長與建筑能耗的升高有著密不可分的關(guān)系。在過去20年，中國建筑能耗增加了40%，而這使得中國成為僅次于美國的建筑能耗大國。
(2)占社會總用能總量比例大
西方發(fā)達(dá)國家，建筑能耗占社會總能耗的30—50%;我國建筑能耗目前已占社會總能耗的30%左右，并有逐步提高到35%的趨勢。2014年全國能耗消費(fèi)總量為38.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而建筑能耗約為11.5億噸;若加上建筑的建造及建筑材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的能耗，建筑全壽命周期合計(jì)占全社會總能耗的45%以上;由此可見中國建筑能耗是巨大的。
(3)能源對外依存度高
“富煤、貧油、少氣”是我國能源資源最基本的國情。我國煤炭資源儲量雖然高，但人均占有量極少。近年來我國的能源需求量、消耗量逐年上升，能源對外依存度也逐年上升，2014年我國石油生產(chǎn)2.1億噸，但對外依存度已經(jīng)達(dá)到59.6%;天然氣市場供需1860億立方米，對外依存度達(dá)30%。
(4)未來仍有可能有較大增長。
2014年3月16日，我國發(fā)布《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020年)》，提出穩(wěn)步提升我國城鎮(zhèn)化水平和質(zhì)量，其目標(biāo)是到2020年底，我國常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到 60%。城鎮(zhèn)化的發(fā)展將拓展城市新增住宅建設(shè)市場。目前，我國常住人口城鎮(zhèn)化率約為54%，2020年前我國將有約1億左右農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口和其他常住人口在城鎮(zhèn)落戶，與此同時(shí)，大量的城市陳舊住宅也會在這段時(shí)間完成更新，所有這些勢必帶來更大的建筑需求。據(jù)測算，到2020年我國城鄉(xiāng)既有建筑面積將增加到約690億㎡，而這些建筑必然會消耗大量寶貴的能源資源。
2 光伏發(fā)展現(xiàn)狀
為緩解迫在眉睫的能源危機(jī)，我國已在大力發(fā)展以太陽能為代表的可再生能源。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，全國陸地每年接收的太陽輻射能相當(dāng)于24000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，如果按陸地面積的1%、平均轉(zhuǎn)換效率按20%計(jì)，一年可提供的能量達(dá)48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于2006年全國一次能源消費(fèi)量(24.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤)的兩倍。目前，我國光伏行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：
(1)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模擴(kuò)大
近年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，光伏電池制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，市場占有率位居世界第一位，光伏電池制造達(dá)到世界先進(jìn)水平，多晶硅冶煉技術(shù)日趨成熟。有關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，2013年全國光伏組件（詞條“光伏組件”由行業(yè)大百科提供）總產(chǎn)能達(dá)到42GW，組件產(chǎn)量27.4GW，約占全球總產(chǎn)量的63.7%。
(2)光伏裝機(jī)量劇增
在光伏應(yīng)用方面，自2009年國家財(cái)政部等三部委采取“財(cái)政補(bǔ)助、科技支持和市場拉動方式”實(shí)施“金太陽示范工程”以來，我國累計(jì)實(shí)施了4期“金太陽示范工程”項(xiàng)目，設(shè)計(jì)裝機(jī)總量超過6GW，推動了我國光伏應(yīng)用市場的快速崛起、發(fā)展。據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，2013年我國新增光伏裝機(jī)容量達(dá)12.92GW，新增裝機(jī)容量首次躍居世界第一位，累計(jì)裝機(jī)容量近20GW，成為全球發(fā)展最快的光伏應(yīng)用市場。
2013年，國家發(fā)展改革委相繼發(fā)布《分布式發(fā)電管理暫行辦法》、《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》的等分布式光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)推動政策，但實(shí)際實(shí)施效果并不明顯。
(3)地區(qū)性分布失衡
由于中國特有的地理?xiàng)l件、日照條件以及人群居住分布等情況的制約，我國光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?0%是位于西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的集中式大型光伏地面電站。我國能源供需分布不均衡，全國可開發(fā)水力、煤炭資源的八成分布在日照充足的西部，工業(yè)基地與人口密集地區(qū)卻分布在能源短缺東部和中部。西部地區(qū)連本身既有的水電都無法消耗，只有依賴建設(shè)周期長、投資龐大、傳輸線損巨大的遠(yuǎn)距離西電東送。但遠(yuǎn)水難解近渴，導(dǎo)致西部電站并網(wǎng)難度增大，無法保證足額發(fā)電，大量電站被迫選擇隔天發(fā)電，棄電現(xiàn)象嚴(yán)重。同時(shí)，一旦大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故對于經(jīng)濟(jì)造成的損失巨大。
3 建筑分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀
分布式能源在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到迅速發(fā)展，如丹麥、芬蘭、挪威等北歐國家，分布式發(fā)電裝機(jī)容量已超過總裝機(jī)容量的30%，德國也達(dá)到了20%，其中80%的裝機(jī)來自屋頂電站，美國已有6000多個(gè)分布式能源站，占裝機(jī)總量的7.8%;分布式能源發(fā)電量占比在丹麥已達(dá)53%。
雖然分布式發(fā)光伏發(fā)電在我國起步較晚，但靠著其自身的諸多優(yōu)勢，正逐步受到各界的重視。然而，由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，在分布式光伏發(fā)電的發(fā)展過程中也遇到了一些問題。例如，我國雖然已經(jīng)把分布式光伏發(fā)電在十二五能源發(fā)展規(guī)劃中的10GW調(diào)整為35GW。其中，2013年全國新增分布式光伏裝機(jī)容量為0.8GW，2014年全年計(jì)劃新增光伏備案總規(guī)模14GW，分布式8GW，占光伏發(fā)電新增裝機(jī)規(guī)模的近60%。然而，由于對市場了解不充分、預(yù)測不足、投資環(huán)境不可靠、融資困難等原因，分布式的發(fā)展速度低于預(yù)期計(jì)劃，最終完成的不足3GW。
4 分布式光伏在建筑中的應(yīng)用特點(diǎn)
隨著光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，我國的光伏發(fā)電行業(yè)也在極速的發(fā)展，越來越多的光伏工程項(xiàng)目如雨后春筍般裝機(jī)并網(wǎng)。我國作為人口大國，國土資源卻極為稀缺。因此，分布式光伏應(yīng)用的重點(diǎn)，不應(yīng)該以占用大量土地資源的地面電站為主，而是與建筑物結(jié)合的應(yīng)用形式為主，包括應(yīng)用在建筑物的屋頂、墻壁、幕墻等建筑外立面（詞條“建筑外立面”由行業(yè)大百科提供）上。
那么什么是光伏建筑呢?在國外，光伏建筑發(fā)展其實(shí)有兩種概念：光伏系統(tǒng)與建筑集成(BAPV)—Building attached photovoltaic, 以及光伏建筑一體化(BIPV)-- Building integrated photovoltaic。通常的理解為：對于光伏系統(tǒng)與建筑物實(shí)行一體化的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用的與建筑良好結(jié)合的系統(tǒng)為BIPV。反之，簡單的附著在建筑上，只具有發(fā)電功能的則為BAPV。而我們則理解為可以與建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)渾然一體，不可分割且不影響維護(hù)結(jié)構(gòu)的其它功能，如美觀性、安全性、采光性、通風(fēng)性、舒適性、水密氣密性等等的系統(tǒng)才能稱之為真正的BIPV系統(tǒng)。在中國無論是BAPV還是BIPV我們都稱之為光伏建筑，就是將光伏系統(tǒng)集成到建筑中的一種建筑主動式供能技術(shù)。
光伏建筑應(yīng)用主要適用場所不僅僅是各類建筑物(如城市和農(nóng)村的建筑屋頂、高耗能企業(yè)廠房等)，還有公共設(shè)施和構(gòu)筑物。可廣泛的適應(yīng)于住宅、商業(yè)大樓、學(xué)校、醫(yī)院、機(jī)場、鐵路站臺頂棚、公交車站頂棚以及工廠車間的屋頂，同時(shí)還可作為建筑結(jié)構(gòu)的功能部分，取代部分傳統(tǒng)建筑構(gòu)件如屋頂板、瓦、窗戶、建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）、遮雨棚等，形成分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，即發(fā)即用滿足電力用戶的部分用電需求，降低建筑能耗。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國際上分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)占光伏發(fā)電的比例一般都達(dá)到67%左右，德國、美國、日本等主流國家的分布式光伏發(fā)電所占比例更是高達(dá)80%以上，與之相比，中國分布式光伏應(yīng)用比例較低。而光伏主流國家經(jīng)驗(yàn)表明，分布式光伏才是光伏行業(yè)的主戰(zhàn)場，雖然國內(nèi)市場目前仍以大型電站占絕對主導(dǎo)，但是未來分布式光伏潛在成長空間巨大。
5 分布式光伏在建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢
從建筑、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來看，分布式光伏在建筑中應(yīng)用具備以下諸多優(yōu)點(diǎn)：
(1)分布式光伏可在既有建筑上安裝和規(guī)劃，光伏組件可以有效利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面，如屋頂或墻面，無需額外用地或增建其他設(shè)施，不需要進(jìn)行土地規(guī)劃和開發(fā)，且還可以滿足特殊移動電源的需求，適用于人口密集的地方使用，這對于土地昂貴的城市尤其重要。
(2)分布式光伏在建筑中可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資，同時(shí)可大大降低電能在傳輸線路及變壓器上的損耗，避免傳統(tǒng)電力輸送時(shí)的電力損失。在那些架起公共電網(wǎng)非常昂貴的地方。太陽能光伏發(fā)電是一個(gè)具有很高性價(jià)比的替代物。
(3)夏季白天，建筑處于高溫與日照下，大量制冷設(shè)備的使用形成電網(wǎng)用電高峰，此時(shí)亦是光伏發(fā)電的高峰時(shí)段。分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)除保證自身建筑全部或大部分用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而舒緩高峰電力需求，解決電網(wǎng)峰谷供需矛盾，這對于用電高峰期電力緊張的地區(qū)及無電地區(qū)極為重要，具有極大的社會效益。
(4)由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，既節(jié)省了能源，又利于保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)。
(5)在當(dāng)今世界推崇的綠色建筑、超低能耗建筑、(近)零能耗建筑中，僅依靠節(jié)約降低能耗是不夠的，需配備主動產(chǎn)能的設(shè)施，采用分布式發(fā)電是其中最直接也是效率較高一種方式。
(6)隨著顏色各異、造型各異的光伏模塊的誕生，不僅節(jié)約了昂貴的外裝飾材料(玻璃幕墻、屋頂瓦片等)，而且使建筑外觀更具有魅力。
(7)由于光伏組件的模塊化，光伏陣列安裝起來很簡便，而且可以根據(jù)建筑面積任意選擇發(fā)電容量。分布式光伏安全可靠性高，特別適合遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)供電以及用電需求量非常大的城市地區(qū)。可根據(jù)地區(qū)的電力需求量設(shè)置不同發(fā)電容量的分布式光伏電站。
(8)建筑中分布式光伏的建設(shè)過程污染小，環(huán)保效益突出，避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染。項(xiàng)目在發(fā)電過程中，沒有噪音，也不會對空氣和水造成污染。這對于環(huán)保要求越來越高的今天和未來是至關(guān)重要的。
從我國分布式光伏的發(fā)展來看，分布式光伏應(yīng)用于建筑在我國有很明顯的發(fā)展優(yōu)勢：
首先，我國的地域遼闊，可利用建筑面積數(shù)量極大。據(jù)住建部相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截止2013年末，全國村鎮(zhèn)實(shí)有房屋建筑面積373.69億平方米，其中住宅313.31億平方米，公共建筑24.28億平方米，生產(chǎn)性建筑36.10億平方米。屋頂?shù)墓夥惭b潛力可達(dá)到2.5億千瓦以上。而我國的建筑面積也逐年的急速增加，這對分布式光伏的建設(shè)提供了更開闊的市場前景。
其次，比起集中式電站，分布式光伏系統(tǒng)在建設(shè)位置選取、電能傳輸與規(guī)劃、數(shù)據(jù)監(jiān)控等方面具備明顯優(yōu)勢，因此在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。分布式光伏的裝機(jī)量占光伏發(fā)電的比例在美國已經(jīng)超過了83%，而中國僅為30.3%。據(jù)光伏主流國家經(jīng)驗(yàn)表明，分布式光伏才是光伏行業(yè)的主戰(zhàn)場，國內(nèi)市場目前仍以大型電站占絕對主導(dǎo)，未來分布式光伏潛在成長空間巨大。這說明中國分布式光伏的發(fā)展空間有待提高，應(yīng)汲取成功者的經(jīng)驗(yàn)，合理開發(fā)使用分布式光伏發(fā)電在建筑中的市場。
再者，根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，中國已超越德國，首次成為全球第一大光伏市場。光伏產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢明顯，供應(yīng)量也十分充沛，完全可以滿足國內(nèi)項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)的需求，還可大量出口到國外市場。
6 市場前景分析
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，中國已經(jīng)成為僅次于德國的全球第二大光伏應(yīng)用市場，并將在2015年成為全球第一大市場。根據(jù)中國能源局2015年1月16日發(fā)布的消息，2014年全社會用電量，并網(wǎng)太陽能累計(jì)達(dá)到26.52GW，同比增長67%。
從國際經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r看，分布式光伏發(fā)電代表著光伏產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向，擁有廣闊的前景和光明的未來。2013年，我國(大陸地區(qū))多晶硅產(chǎn)量達(dá)到8.46×104t，硅片產(chǎn)量為29.5GW，光伏電池產(chǎn)量為25.1GW，組件產(chǎn)量為27.4GW，均居世界榜首;同時(shí)，新增光伏裝機(jī)容量12.92GW，新增裝機(jī)容量首次躍居世界第一位，成為全球發(fā)展最快的光伏應(yīng)用市場。
我國的光伏產(chǎn)業(yè)量雖然躍居世界首位，但是分布式光伏的發(fā)展力度還不夠，市場仍在快速增長，數(shù)量巨大的建筑資源有待充分的利用。據(jù)國家住宅與住宅環(huán)境工程技術(shù)研究中心推算的數(shù)據(jù)，2020年我國建筑總面積將達(dá)到700億平方米，其中可利用的南墻和屋面面積為300億平方米，按照可用面積的20%用于安裝光伏系統(tǒng)計(jì)算，屆時(shí)可安裝光伏的建筑面積約為60億平方米。根據(jù)每20平方米安裝1kW光伏系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，2020年建筑光伏最大裝機(jī)容量可高達(dá)3億kW。按中東部地區(qū)年平均利用小時(shí)數(shù)為1200小時(shí)，則2020年建筑光伏發(fā)電量約為3600億kWh，約相當(dāng)于4.5個(gè)三峽電站的全年發(fā)電量(按三峽電站2013年全年發(fā)電量828.27億度計(jì)算)。
圖3-1 2006-2014上半年中國分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量
在歐美不斷掀起雙反等措施的背景下，分布式光伏發(fā)電將會越來越多地得到普及，從而創(chuàng)造一個(gè)充滿活力與商機(jī)的新興市場，帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
