光伏建築一體化產品的近些年趨勢分析

2020-11-29 索比光伏網

建築光伏一體化BIPV(Building Integrated Photovoltaics) 是應用太陽能發電的一種新概念：在建築維護結構外表面結合建築材料形成光伏與建築的結合，光伏發電提供電力。

在眾多可再生能源發電技術中，光伏發電是最具備普適性、分布式的發電技術，也是最值得期待的一項能源革命技術。

目前，在新建建築中系統集成綠色智能發電系統建築，已成為各國的共識，也是建築發展的趨勢。2018年5月9日，美國加州能源委員會(CEC)全票通過全美首個應用太陽能系統的建築標準，該標準要求加州包括單戶型住宅和公寓在內的三層及以內新建住宅樓都必須安裝太陽能板。新標準將於2020年開始實施。

2018年5月9日，美國加州能源委員會(CEC)全票通過全美首個應用太陽能系統的建築標準，該標準要求加州包括單戶型住宅和公寓在內的三層及以內新建住宅樓都必須安裝太陽能板。新標準將於2020年開始實施。

建築光伏一體化是集約理念下未來城鎮化建築形態與分布光伏能源系統整合的有機體，能最大限度實現建築體內能源自循環，最大限度減小對外部電力系統的依賴，所以建築上集成光伏發電系統(BIPV)將會成為綠色智能建築的主流形式。

但是，由於傳統光伏組件產品和技術應用於建築光伏一體化應用場景存在重大的缺陷，使得BIPV市場發展遠遠低於地面光伏電站，同時現有技術應用於建築一體化仍然面臨諸多挑戰。

美國加州布朗州長2018年9月籤署一項法案，提出加州要在2045年實現100%清潔能源供電。

BIPV® --從上世紀90年代至今，由於更多的是採用薄膜電池技術，主要發力在薄膜電池技術路線上。但由於薄膜電池一直與晶矽電池在地面電站的競爭中始終處於劣勢，最後均大多數轉向建築光伏一體化和移動能源領域，且存活企業非常少，2012年全國超過40家薄膜電池企業，今天仍在活躍的基本只剩中建材和漢能為主少數幾家。

薄膜電池在光伏幕牆方面具有較好的優勢，幕牆也是主要應用領域。缺點是應用場景不多，發電效率低，且基本只能用於新建建築。由於規格型號少，建築的多樣性也很難滿足。價格高昂，作為光伏發電站基本沒有投資價值，更多的為建築提供環保與人文主義表現。在幕牆方面的售價大約是2000~3000元/M2，發電功率80W/m2，投資回收期一般都超過15~25年;而美國特斯拉的雙玻琉璃瓦BIPV已經超過25年的投資回收期。

晶矽產品的BIPV目前在BIPV市場上主要採用雙玻組件產品，用於陽光房屋頂較多，極少數示範項目用於玻璃幕牆，但因美觀度差，除早期一些示範項目外，未見大規模商業化應用。

歐洲市場在過去幾年採用平面瓦板加密封圈模式，在戶用大坡度屋頂上成功的實現了構件化的安裝。由於大量採用微型逆變技術，屋面構件式平板瓦具備較好的導水性能，單面散熱功能，下面可鋪裝保溫材料，每塊構件瓦板獨立運行，採用低壓直流(低於60V)，較好的實現了建築與光伏的一體化構造。

該技術也被導入國內，但基於市場競爭因素，被異化為採用傳統組件產品規格，採用密封條防水，直流電纜為高壓直流(600~1000V)，存在一定的安全，漏水風險。

最近兩年，中國市場又出現了採用現行傳統組件配套導水槽的安裝方式，用於代替屋頂材料(面層)，被大家籠統的稱為建築光伏一體化(BIPV)。儘管從表現形式上可以看著是BIPV，但在實際使用中發現傳統組件因為防火性能，防水結構，室內防潮，光伏組件通風散熱與屋頂需要保溫的矛盾等問題，實質上並不能大規模應用於建築一體化體系。同時，面對屋面檢修踩踏，消防安全，保險公司的諸多拷問時，仍存在較大風險概率。

構件式光伏的應用因為光伏材料成本的持續降低，構件設計的日益完善，跨界建築師+光伏設計人才的湧現，開始越來越多的融入建築一體化應用場景之中。

光伏遮陽板是一個實用和兼具發電功能的建築構件(配件)。但本圖的設計顯然仍需改進，提高美觀度。

琉璃瓦式的BIPV產品，從外觀上是目前已知BIPV產品的精品，兼顧發電和建築美學，缺點是單位面積容量低，價格高昂，仍是高壓直流系統。

結論

建築光伏一體化BIPV產品未來趨勢，主要是分布式應用的大規模發展，溯本求源，回歸光伏發電應用的常態模式，應該是與建築物結合的主要應用模式才是未來的主流。

主要表現在：各類建築屋頂(尤其在工業廠房和商業建築，民用建築的屋頂和農業設施屋頂)是最主要的應用場景。其次是隨著電動汽車的發展，疊加移動用能的發展需求，充電站、高速路圍擋等應用場景成為第二大應用主流場景。薄膜路線的BIPV仍將在幕牆領域成為主流。

同時，市場正在呼喚真正能夠與建築一體化光伏產品，它應該首先具備建築材料必須的功能(防水，防潮，防火，耐候，耐用)，然後才是光伏發電的功能。

第二代BIPV，首先是建築材料，其次才是光伏發電。或許如此，就真的迎來光伏產業轉型升級發展的春天!

讓我們拭目以待。

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