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1、我国太阳能光伏建筑的发展现状及前景分析马燕, 陈华（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐 830047；新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐 830047）摘要摘要：随着常规能源的枯竭，太阳能作为一种新型的绿色能源已成为我国能源研究工作中的一个重要课题。丰富的太阳能资源为我国太阳能光伏产业的发展提供了良好的条件。在建筑能耗日益加重的背景下，将太阳能光伏组件与建筑有机结合，实现太阳能与建筑一体化将成为我国未来节能减排的重要措施。关键词关键词：太阳能；建筑能耗；光伏建筑一体化； The Current Development And Prospect Analysis Of ChinasSolar P
2、hotovoltaic BuildingMaYan，ChenHua (1.Electrical, Urumqi, Xinjiang,830047; 2.Electrical, Urumqi, Xinjiang,830047)Abstract：With the depletion of conventional energy,solar energy as a new type of green energy has become an important topic in Chinas energy research.Abundant solar energy resources for th
3、e development of Chinas solar PV industry to provide good conditions.In the context of building energy consumption is increasing,solar PV modules integrated with building and building integrated solar will become Chinas future energy saving measures. Key words：Solar;Building energy consumption;BIPV0
4、 引言全球人口很快将达 70 亿，化石能源的大量开 发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶 化的主要原因之一，如何寻找可替代能源，为经济 可持续发展提供长久动力，是许多国家面临的现实 问题。在可替代能源中，被称为“最为低碳经济” 的太阳能光伏产业备受关注。当代世界太阳能的利 用方式大概分为四类：(1)光热利用；(2)光电利用； (3)光化利用；(4)光生物利用。其中，太阳能光伏 发电在 21 世纪占据世界能源消费的重要席位，将 成为世界能源供应的主体。太阳能光伏利用将在太 阳能建筑一体化上表现出广阔的发展前景1。1 我国太阳能资源分布我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，西部地区 更加突出。按照
5、辐射量的多少，可以将我国划分为 四个区域。分别是最丰富地带、很丰富地带、丰富 带和一般带。超过 60%的国土面积处于很丰富带， 年太阳能辐射总量在 14001750kWh/m2，开发利 用价值很高。我国每年获得的太阳能约为 3.61022J，相当于 1.2 万吨标准煤的热值。约占 全国国土面积的 2/3 的地区年平均辐射总量在 33408400MJ/m2，年日照时数超过 2200h，具有利 用太阳能的良好的条件3。图 1 我国太阳能资源分布图 2 世界能源图谱从图 2 可以看出未来 20 年到 40 年里，世界 能源图谱将发生变化，太阳能的发展是一片光明2。照片尺寸为 20mm*30mm；最
6、好不用红色背景2 我国建筑能耗现状我国共有近 500 多亿平方米建筑，目前正处在 城镇化快速发展时期，每年建成的房屋面积近 20 亿平方米，97%以上都是高能耗建筑，建筑耗能总 量在我国能源消费总量的份额已超过 27%，逐渐接 近三成。预计到 2020 年，全国高耗能建筑面积将 达 700 亿平方米。如果现在不注重建筑节能设计， 将直接加剧我国能源危机。国民经济要实现可持续 发展，推行建筑节能迫在眉睫。根据“十二五”规 划纲要，2015 年我国城镇化率将达到 51.5%，这就 意味着未来几年，我国城市节能将成为节能减排的 关键。正因如此，住建部 3 月初下发了关于印发 住房城乡建设部建筑节能与
7、科技司 2012 年工作要 点的通知 。明确表示，力争在“十二五”时期新 建绿色建筑 11 亿平方米，对 5.7 亿平方米建筑进 行节能改造4。图 3 我国能源消耗分布3 光伏建筑一体化3.1 光伏建筑一体化的概念光伏建筑一体化(BIPVBuilding Integrated Photovoltaic)是应用太阳能发电的一种新概念，简 单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维 护结构外表面来提供电力。光伏一体化技术是将太 阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术，是指在 建筑上安装光伏系统，并通过专门设计，实现光伏 系统与建筑的良好结合4。 3.2 光伏建筑一体化的优点 采用太阳能光伏建筑一
8、体化设计的太阳能建 筑必定成为我国今后几年里建筑业发展的主流方向。 其有着独特的优势： (1)光伏组件可以有效的利用围护结构表面， 如屋顶或墙面，无需额外用地或增建其设施，适用 于人口密集的地方使用，这对于土地昂贵的城市尤 为重要。 (2)可原地发电、原地用电，在一定距离范围 内可以节省电站送电网的投资。 (3)避免传统电力输送时的电力损失。(4) 由于光伏电池的组件化，光伏阵列安装起 来很简便，而且可以任意选择发电容量。(5)起到建筑节能作用。光伏阵列吸收太阳能 转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了 墙体得热核室内空调冷负荷，是降低建筑能耗、 调整建筑用能结构的主要措施之一5。 3.3
9、 光伏建筑的分类 根据功能的多样性，把光伏建筑可以分为两 类：(1) 光伏系统附着在建筑物(Building Attached Photovoltaic)上，即光伏系统安装在现有建筑物上, 主要完成发电任务,与建筑物功能不发生冲突,主 要用于旧楼屋顶光伏改造和大型屋面的光伏系统 架设。(2)建筑与光伏器件的集成，即光伏建筑一 体化(BIPV)。像这样的光伏发电系统既具有发电 功能,又具有建筑物构件和材料功能,甚至提升了 建筑物的美感。BIPV 是现代光伏建筑的主要形式,广 泛用于各种民用建筑、公共建筑、工业建筑等一 切可以承载光伏发电系统的建筑物。 光伏组件与建筑的集成来讲，主要有光电幕 墙、
10、光电采光顶、光电遮阳板等形式6。4 我国太阳能光伏建筑的发展现状光伏产业在我国有几十年的发展历史，今年 更是飞速增长，我国光伏产业已经迎来了它的春 天。根据中国电子材料行业协会最新调查统计， 2011年国内多晶硅产量达到82768吨，同比2010年 45021吨增长84%，已成为继美、德之后的全球多 晶硅生产大国。 我国光伏产业区域集群化发展态势初步显现， 依托区域资源优势和产业基础，国内已形成了江 苏、河北、浙江、江西、河南、四川、内蒙等区 域产业中心，加快海外并购和设厂，向国际化企 业发展。我国已相继出台了太阳能光电建筑应 用财政补助资金管理暂行方法和关于实施金 太阳示范工程的通知等政策，
11、并先后启动了两 批总计 290 兆瓦（MW）的光伏电站特许权招标项 目。截止 2010 年，我国累计光伏装机量达到 800MW，当年新增装机容量达到 500MW，同比 增长 166%。随着科技的不断进步，光伏组件的成 本不断下降，政府的大力提倡及一系列激励政策 的出台都将为光伏建筑一体化的发展提供强大动 力保证7。 4.1 光伏屋顶工程 由海南省天能电力有限公司投资建设、深圳 市中航三鑫光伏工程有限公司及深圳市绿能新能 源有限公司承建的海南中航特玻 850KWP 光电建筑 一体化项目于 2012 年 3 月 18 日成功并网发电。该项目属海南省太阳能光电建筑一体化应用示范工 程，是海南省的首个
12、金属屋面光伏电站。项目建设 总规模为 850KWp，采用 3654 块 235Wp 高效多晶硅 太阳电池组件平铺于玻璃深加工车间的彩钢瓦屋顶。 此项目的建成具有良好的经济效益、社会效益和环 保效益。按照运营期 25 年计算，平均每年可为中 航特玻工厂提供 150 万度绿色电能，每年可节约标 煤 500 吨，还可以减少多种大气污染物的排放，其 中减少二氧化碳排放 1160 吨， 、二氧化硫排放 10 吨。此外，太阳电池组件可有效降低彩钢瓦建筑的 温度、大大降低了空调的使用，减少了建筑的能耗。图 3 中航特玻光伏电站2012 年 3 月 1 日，北京市最大规模的“金太 阳”光伏屋顶示范项目京东方
13、8.5 代线 5 兆瓦 太阳能光伏屋顶项目日前全面竣工发电，该项目同 时也是全国 13 个国家光伏发电集中应用示范区中 已建成的最大规模的工业厂房屋顶示范项目。这里 一共有 21276 块电池板，铺设在 110000 平方米的 厂区屋顶，总装机容量为 5000 千瓦。投产后，年 均发电量可达到 600 万度，年节约煤炭 3200 吨， 年减排二氧化碳 6240 吨。在 25 年的设计寿命周期 中，累计可以提供清洁电 1.5 亿度，节约煤炭 6 万 吨，节约电费累计将达到 1.2 亿元，环境效益十分 显著。图 4 京东方 8.5 代线 5 兆瓦太阳能光伏屋顶 4.2 光伏幕墙工程 于 2009
14、年 9 月建成的广州电视塔建设用地面积 17.546 万平方米，其中建设用地面积 13.33 万 平方米，道路面积 4.216 万平方米，总高度 610 米， 塔体 450 米，天线桅杆 160 米，国内第一高塔。 广州电视塔整座光伏发电系统围绕塔身 360安装， 安装高度 438.4446.8 米，光伏组件总高度 8.4 米，整个光伏玻璃幕墙扭曲为椭圆形旋转封闭双 曲面，采用构件式幕墙形式、透光率 15%的非晶硅 薄膜电池类型，面积约 1120，装机容量 20KWP。广州电视塔设计和安装难度在国际光伏工 程项目中尚属首例，建成后预计年发电量为 1.2 万千瓦时。图 5 广州电视塔 2008
15、年 10 月 18 日，我国首座太阳能发电与 建筑一体化完美结合的标志性建筑-保定“电谷锦 江国际酒店”正式并网发电。也是国内首个实现 建筑光伏发电并网运行的示范工程。被定义为 “穿着金属与玻璃的时装”的太阳能光伏大厦， 在楼顶、立面、甚至是挡雨棚等 9 个不同的位置 安装了 55 种不同型号的太阳电池板，总计达 3800 块，面积达 4500 平方米。在一般天气的阳光照射 下，这座大厦的光电玻璃幕墙能产生 0.3MW 电能。 按当地平均日照时间来估算，预计年发电量为 26 万 kWh，相当于一个小型发电站。同时每年可替代 104 吨标准煤，减少二氧化碳排放量 75.5t，二氧 化硫排放量 2
16、.3t，烟尘排放量 1.8t，是一座绿色、 环保、人性化、科技化的完美建筑。图 6 保定电谷锦江国际酒店于 2011 年 9 月上旬竣工的由南通强生光电科技有限公司投资建设的全国首座 1.05 兆瓦光伏建 筑一体化示范项目开始发电。强生光电 1.05 兆瓦 光伏建筑一体化示范项目，是国家太阳能光伏建筑 应用示范项目。 ，近日通过国家“金太阳示范工程” 专家组验收，是目前国内最大的薄膜电池光伏幕墙 工程，也是全国光伏建筑一体化项目中唯一一座兆 瓦级非晶硅薄膜光伏系统，该项目总投资 2500 万 元，装机容量为 1.05 兆瓦，使用光伏元件共计 16160 片，设计使用年限 25 年，年发电量 112 万 千瓦时，每年可节省等价替代标煤 369.6 吨，实现 减排二氧化碳 1051 吨、二氧化硫 70 吨、氮氧化合 物 5.37 吨。图 7 强生光伏发电站建设中上海越洋广场占地约 21000 平方米，由一幢 43 层的甲级办公楼、 5 层的主题商场和 24 层的 超五星级精品酒店组成，整个项目总建
