王玉鳳:BAPV BIPV光伏建筑一體化的應用及發(fā)展

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式o激活新動(dòng)能”為主題的“第十六屆中國分布式能源國際論壇暨2020綜合能源展覽會(huì )”在山東濟南召開(kāi)，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，中國建筑設計研究院有限公司新能源事業(yè)部主任王玉鳳發(fā)表了BAPV BIPV光伏建筑一體化的應用及發(fā)展的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

下一個(gè)發(fā)言的是中國建筑設計研究院有限公司新能源事業(yè)部主任王玉鳳。

王玉鳳：各位來(lái)賓，尊敬的許老師大家好！我是中國建筑設計研究院王玉鳳，今天跟大家分享的主題是"BAPV BIPV光伏建筑一體化的應用及發(fā)展。

我的分享主要分這三個(gè)部分，第一個(gè)部分想要跟大家分享的是兩張圖一個(gè)分布圖，第一張圖是全球光照資源的情況，以赤道為基準線(xiàn)往南北回歸線(xiàn)依次排列開(kāi)來(lái)就是它的光照資源，是從比較豐富到相對減弱的趨勢走向。另外一張圖講的是我們國家光照資源的分布情況，我們國家的光照資源粗略分的話(huà)分為四類(lèi)地區，可以從圖中看出來(lái)，紅色深色的部分是一類(lèi)地區，漸側的地區是二類(lèi)地區，淺藍色的部分是三類(lèi)地區，最深色的藍色的部分是第四類(lèi)地區，就是四川、四川盆地這個(gè)位置。山東省在地圖上大家一眼就可以找得到，大部分是處于三類(lèi)地區，還有一部分是以青島、日照為基準的三個(gè)城市，應該算是二類(lèi)地區光照的基準線(xiàn)。

另外一個(gè)圖講的是BIPV和BAPV在光伏發(fā)電里邊屬于哪種類(lèi)型?，F在都在說(shuō)光伏發(fā)電，它以往的形式分為兩種，一種是并網(wǎng)型，一種是離網(wǎng)型，離網(wǎng)型站在設計的角度來(lái)說(shuō)，它是按負荷的類(lèi)型來(lái)分的，它的負荷根據一般普通類(lèi)照明來(lái)說(shuō)，分為一般負荷和特殊負荷，像現在的燃氣管道上用的煙機保護的，包括通信機站用的負荷，它有這種特殊負荷。并網(wǎng)型的相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，現在比較常見(jiàn)，有集中式的和分布式的，集中式的是現在國家政策支持力度比較大的，從2010年到去年為止，基本上以集中式為首的國內光伏電站已經(jīng)進(jìn)入了平價(jià)時(shí)代，現在光伏行業(yè)都管它叫光伏+。另外一個(gè)是分布式，它其實(shí)分兩種，在光伏的角度去說(shuō)，一種是工商業(yè)的分布式，在一些工業(yè)園區的屋頂上建光伏，還有一種是戶(hù)用光伏和光伏扶貧，每家每戶(hù)或者是別墅區的光伏，光伏扶貧就是老百姓的屋頂上去建光伏電站，收入歸老百姓所有，是這樣的一個(gè)扶貧形式。

第二個(gè)講的是分布式能源，專(zhuān)家已經(jīng)跟大家分享了，我們這邊總結的是兩個(gè)特色，這是一張圖表，是我們院里自己畫(huà)的，分布式能源涵蓋了10種類(lèi)型，目前都在講的分布式能源，我們院現在是國家推出綠色建筑，這幾種能源基本上在建筑上都或多或少的應用。另外一個(gè)，目前咱們國內的分布式能源我們了解到，主要采用的就是不并網(wǎng)或者并網(wǎng)不上網(wǎng)的運行方式。還有就是想跟大家分享分布式能源面對我們國家嚴重缺件的局面，未來(lái)分布式能源的前景還是非?？捎^(guān)的，它可以有效的解決我們能源利用效率的問(wèn)題。

這一頁(yè)PPT講的是，我們國家的分布式能源站在專(zhuān)家的角度去說(shuō)的話(huà)，每個(gè)人理解的都不太一樣，它是有兩種表現形式，一種是以傳統的燃氣可再生能源相互搭配為主的分布式能源的叫法，還有一個(gè)是以剛才上一位嘉賓分享的，現有的能源光伏為主的分布式能源的說(shuō)法，其實(shí)他們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，它們是安裝在用戶(hù)端的，而且是能源循環(huán)利用的系統。

接下來(lái)進(jìn)入正題，光伏建筑一體化國外比我們超前將近二十年的趨勢，最早叫建筑光伏，簡(jiǎn)稱(chēng)叫BMPV，BMPV在應用的過(guò)程中分為兩種形式，一種是以建材為主的，我們常說(shuō)的BIPV，還有一種是目前應用比較多的，作為傳統的光伏組件直接在屋頂上的叫BAPV，它們倆最大的區別一種是建材，一種是傳統的放在屋頂上發(fā)電的一個(gè)構筑物。

這是BIPV和BAPV的發(fā)展史，想跟大家分享，最早的時(shí)候光伏一體化實(shí)際上是在日本提出來(lái)的，是1967年，后邊最早應用是2003年，它是美國的探測器上，光伏的應用不管是國際市場(chǎng)還是國內市場(chǎng)，最早是在空間探測器或者是空間站上為主慢慢去推廣的。另外一個(gè)，BIPV跟建筑結合的過(guò)程，最早跟建筑結合是在英國曼徹斯特摩天大樓上的應用，引入我們國家最早是在臺灣2009年高雄市運會(huì )上，后面在我們國家最早涉足這一塊的是無(wú)錫尚德，應用BIPV這項技術(shù)。今年2020在業(yè)內，光伏在業(yè)內叫BIPV的元年，今年8月份在上海組織的新能源界的展會(huì )推出了BIPV的組件。

這個(gè)是BAPV的定義，還有它幾種形式的應用，安裝在現有建筑上的光伏系統，而且它是附著(zhù)在這個(gè)建筑物上的，它有不同的類(lèi)型，這個(gè)是BIPV，是未來(lái)的趨勢，作為建材還有建筑物的構建跟這個(gè)建筑物結合，而且可以跟建筑物形成完美的統一體案例的東西。

下面這張圖想跟大家分享目前在光伏建筑結合的方面，幾種類(lèi)型的光伏組件跟建筑結合的圖片，主要是以非晶硅，還有CIGS、銅銦鎵硒和透明的組件、光伏的組件、柔性的電池。

第二部分想跟大家分享BIPV的應用，最早的時(shí)候是1839年發(fā)明了光生伏打效應，最早在空間轉上做的光伏發(fā)電單元。其次就是在國內基站上的應用，可以跟建筑結合的BIPV的屋頂應用。

這個(gè)是想跟大家說(shuō)一說(shuō)BIPV、BAPV現在并網(wǎng)方式以及結構的形式，包括數據要點(diǎn)：第一種是全額上網(wǎng)；第二種是自發(fā)自用，余電上網(wǎng)；第三種是離網(wǎng)（獨立）運行；第四種是既可并網(wǎng)又可離網(wǎng)。結構形式，系統設計要點(diǎn)分三個(gè)方面，一個(gè)是光伏電器系統的設計，光伏組件的設計選型，光伏組件方陣的結構設計，重點(diǎn)是兩個(gè)部分，一個(gè)是結構安全性的設計，還有一個(gè)是結構強度，現在既有建筑上屋頂的承重。第三部分想跟大家分享的是組件的設計選型，前面已經(jīng)說(shuō)了，光伏BIPV的組件，包括BAPV的組件類(lèi)型比較多，跟建筑結合要跟建筑形成一體化的話(huà)，組件選型也很重要，還有它的安裝方式也很重要。

這個(gè)是BIPV的一組圖片，有立面的，有曲面屋頂的，還有曲面屋頂曝光型的。這個(gè)是BAPV的一組組件，第一張圖是北京的一個(gè)單位，做的很早，2008年時(shí)候的一個(gè)項目，那時(shí)候國內透光型的組件還沒(méi)有這么多，嚴謹的來(lái)說(shuō)它這個(gè)應該叫BAPV光伏與建筑結合的，是懸在立面上的。其他的也是這樣，是不透光的，也不能當建材來(lái)用，所以是BAPV與建筑結合的項目。

接下來(lái)跟大家分享的是不同類(lèi)型屋頂的案例分享，第一個(gè)是平屋頂，我們現在用的比較多的工業(yè)園區屋頂上見(jiàn)得比較多，主要是鋼筋混凝土的結構，加上預構件的案例。這個(gè)是斜屋頂，北方地區有很多這樣的斜屋頂，這個(gè)是遮陽(yáng)板，光伏組件跟遮陽(yáng)板結合在一起的應用圖片。這個(gè)是幕墻，我選圖片的時(shí)候根據它的技術(shù)發(fā)展趨勢選用了不同時(shí)期的組件，有早些年的圖片，還有的是現在發(fā)展的比較好的圖片，天棚天幕現在在國內，像我們院在做國家高鐵站機場(chǎng)設計的時(shí)候，基本上已經(jīng)都快成為國內設計的標配了，天棚天幕上要上透明的光伏組件。

接下來(lái)說(shuō)一下BIPV、BAPV既然現在這么說(shuō)，它們的優(yōu)劣勢是什么樣子的，應用中存在哪些問(wèn)題。優(yōu)勢說(shuō)得比較多，行業(yè)內各個(gè)部分的人都在說(shuō)，它隔音、隔熱，還可以起到裝飾的功能，同時(shí)又能節能減排，還能夠提供電力，又不占用土地，而且是綠色能源，這是它的優(yōu)勢。跟傳統的建材，像傳統用的玻璃幕墻來(lái)說(shuō)它的成本還是挺高的，而且產(chǎn)品的轉換效率，我不是廠(chǎng)家，我是設計院，這個(gè)產(chǎn)品的轉換效率對于設計院來(lái)說(shuō)，還是對它持有保守的意見(jiàn)，轉型效率能不能保證，能不能用十年、二十年，都是有待于商榷的一個(gè)問(wèn)題。又說(shuō)到它的壽命、成熟度以及技術(shù)的提高，它應用的時(shí)候，昨天也跟老專(zhuān)家探討，目前國內的BIPV雖然這兩年很火，行業(yè)內驗收的標準還是比較缺乏的，我們院馬上要跟全國的標委會(huì )做一件事情，系統設計的不合理，現在很多光伏項目的設計基本上都是在既有建筑商廠(chǎng)家找到，然后去開(kāi)發(fā)，設計上或多或少會(huì )存在一些問(wèn)題。另外一般前期投資成本回收，目前來(lái)說(shuō)雖然算出來(lái)的還行，但是實(shí)際上在運行的項目可能也都是有一些瑕疵的。經(jīng)常有人跟我說(shuō)，建筑現在特別迫切需要我們這樣的角色出現，就是建筑與光伏融合著(zhù)來(lái)做一些設計，所以說(shuō)在之前的時(shí)候建筑與光伏融合沒(méi)有放到設計的前期，所以才導致它設計中有這樣那樣的問(wèn)題。后邊我也會(huì )說(shuō)，國家現在也在出臺更加關(guān)注BIPV放到前期建筑的設計中，針對既有建筑，包括新建建筑，國家現在都是有相關(guān)要求的。
最后一個(gè)問(wèn)題是前期規劃設計中我們也需要跟在座的各位廠(chǎng)家和各機構領(lǐng)導一塊去探索和推動(dòng)。這張圖是系統設計帶進(jìn)來(lái)不合理的問(wèn)題都是在既有建筑商做的，有火燒，路徑走線(xiàn)不太好，還有屋頂起火的，我們都沒(méi)有往上放，酌情選了一些放上的。

這些是BAPV和BIPV跟建筑結合，現在大家都在炒綠色建筑，好像一定要上光伏一樣，這張圖講的是綠色建筑的發(fā)展史，首先是二十世紀二十年代美國建筑師提出的理念，一直到現在我們國家是2006年提出的中國綠色建筑和評價(jià)標準。為什么光伏一定要放在綠色建筑上呢？這張圖就很好的解釋了這個(gè)問(wèn)題，綠色建筑講的是四個(gè)節能，就是節水、節電、節地、節材，現在綠色光伏這一塊在節能降耗、碳排放這一塊都完美的決定了這一問(wèn)題。今年7月份的時(shí)候，七部委聯(lián)合印發(fā)了綠色建筑創(chuàng )建行動(dòng)，也說(shuō)了新建建筑要在綠色建筑的占比達到70%，我們院現在也在大力的推進(jìn)超低能耗建筑，就是裝配式建筑以及被動(dòng)式建筑工作的發(fā)展。

這張圖想跟大家分享光伏+建筑，我們要推它是不是有補貼，因為這個(gè)成本很緊張，國家在分布式能源光伏這一塊是有補貼的，從三個(gè)方面，一個(gè)是國家補貼，第二個(gè)是自發(fā)自用抵銷(xiāo)電費，還有一個(gè)是脫硫燃煤收購電價(jià)，剛才我們也說(shuō)了它分為工業(yè)式的和戶(hù)用式的，這個(gè)是不同的標準。另外一個(gè)是在綠色建筑的補貼上也是有相關(guān)的政策出來(lái)，9月初的時(shí)候山東省也出臺了綠色建筑的補貼標準。

最后一個(gè)想跟大家分享未來(lái)的建筑會(huì )是什么樣子的，現在據測算建筑能耗已經(jīng)占到全國能耗的三分之一以上，在綠色節能減排這一塊也在積極的做一些自己能做的事情，這是全球各國在零能耗建筑的規劃上承諾的，就是美國、英國、德國、韓國、日本、丹麥，分別在2020年、2030年都要達到零碳的城市，右邊這張圖說(shuō)的是未來(lái)全球BIPV市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，光伏建筑一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢肯定是一個(gè)前景比較光明的行業(yè)。也是從政策上來(lái)說(shuō)，今年是"十三五"的收官之年，也是綠色建筑規劃的收官之年，綠色建筑要超過(guò)50%，所以說(shuō)我們的任務(wù)還是很艱巨的，尤其是對于山東這樣的能耗大省來(lái)說(shuō)。最下邊是建筑院做的數據，2019年國家的既有建筑大概有800億平方米，可以安裝太陽(yáng)能光伏電池的建筑大概有30億平方米，裝機容量可以到400GW，現在每年的新增建筑大概有40億平方米，安裝太陽(yáng)能電池約3億平方米，裝機容量約為40GW，簡(jiǎn)單測算每千瓦的光伏電站發(fā)電是1度電，可以年發(fā)電量在4億度電，每家每戶(hù)如果可以按一天用五度電來(lái)算，大概可以供八千萬(wàn)個(gè)家庭使用，什么概念？現在對北京這種超大型的城市來(lái)說(shuō)，大概有2100萬(wàn)的人口相當于3個(gè)北京、4個(gè)北京，所以說(shuō)建筑上，建筑一體化未來(lái)的前景還是非常光明的。

最后想跟大家說(shuō)的是我們未來(lái)的建筑是什么樣的呢，建筑節能，德國的大學(xué)就提出了一個(gè)正能量建筑的口號，他正能量建筑的三大目標，一個(gè)是百分之百使用可再生能源，另外一個(gè)是可以實(shí)現二氧化碳的零排放，最后一個(gè)是降低能源的消耗，同時(shí)可以產(chǎn)生能源賣(mài)給電網(wǎng)，他在保證自己能源消耗的同時(shí)還可以生產(chǎn)能源。

下面是這組數據，推廣我們在做，也希望各個(gè)廠(chǎng)家有契合點(diǎn)的話(huà)可以聯(lián)合一起去做，推進(jìn)國內的建筑節能往前發(fā)展，能跟上國際的步伐。我的分享就到這里，謝謝大家！