“光電建筑一體化應(yīng)在規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)階段對(duì)發(fā)電系統(tǒng)、應(yīng)用形式和系統(tǒng)性能進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，同時(shí)既要保證建筑的整體美感，又要確保安全、光照和通風(fēng)等諸多要素的情況下，實(shí)現(xiàn)發(fā)電的功能。”在近日舉辦的光電建筑一體化設(shè)計(jì)要點(diǎn)及案例分析論壇上，中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院國(guó)家住宅工程中心太陽(yáng)能建筑技術(shù)研究所總建筑師曾雁表示，建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)以其*的優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)前景，將成為未來(lái)光伏發(fā)電的主要應(yīng)用形式之一。
光電與建筑一體化就是將太陽(yáng)能的光電利用與建筑有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)與建筑的同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收、同步后期管理，使其成為建筑的有機(jī)組成部分，從而降低建筑能耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，因此有著非常廣闊的發(fā)展前景。作為清潔能源，太陽(yáng)能與建筑一體化曾經(jīng)給予人們很多希望與憧憬。但不可回避的是，光電建筑一體化項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中卻面臨著一些尚待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，制約了行業(yè)的健康發(fā)展。
多重因素制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展
“光電建筑一體化前期系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不完善，會(huì)給光伏系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)一系列問(wèn)題，如錯(cuò)誤利用可再生能源技術(shù)、光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合不協(xié)調(diào)、系統(tǒng)中單元產(chǎn)品的應(yīng)用損壞率較高、發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃不完善所導(dǎo)致的并網(wǎng)困難。此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理，還容易造成安全事故的發(fā)生。”北京市新能源與可再生能源協(xié)會(huì)光伏分委會(huì)副理事長(zhǎng)魯延武認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)光伏應(yīng)用系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題。要解決這些問(wèn)題，首先要做好前期的準(zhǔn)備工作，包括選擇合適的技術(shù)、論證光伏與建筑是否協(xié)調(diào)、嚴(yán)把電池組件質(zhì)量關(guān)、提前做好發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃；其次，做好項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，包括電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、并網(wǎng)設(shè)計(jì)、并網(wǎng)保護(hù)設(shè)計(jì)等；第三，重視發(fā)電系統(tǒng)平時(shí)的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)。
對(duì)于光電建筑一體化項(xiàng)目實(shí)施中存在的問(wèn)題，甘肅省*自然能源研究所副所長(zhǎng)李世民撰文指出，目前我國(guó)城市建筑相對(duì)密集，樓宇之間遮陰嚴(yán)重，光伏組件作為建筑外裝飾材料安裝在屋頂和南墻上后會(huì)受到建筑朝向、遮陰等多方面的影響和限制，建筑對(duì)光伏組件的保溫要求和光伏組件對(duì)工作環(huán)境的要求也會(huì)形成矛盾。適合建筑一體化的光伏組件和構(gòu)件仍舊比較欠缺，特別是適用于我國(guó)北方寒冷地區(qū)的建筑屋頂一體化太陽(yáng)能組件品種和熱工性能還比較差，不能滿足建筑節(jié)能保溫的要求。同時(shí)組件間的連接、匹配以及電路等一系列問(wèn)題都給光電建筑一體化建筑的外形設(shè)計(jì)、內(nèi)部構(gòu)造等提出了新的要求和模式。
為了有效解決建筑與光電產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，由*發(fā)布的《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》從今年6月1日起正式實(shí)施，規(guī)定太陽(yáng)能光伏工程作為建筑節(jié)能分部工程、可再生能源子分部工程，正式納入建筑工程進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。此前，*已發(fā)布《光伏發(fā)電站施工規(guī)范》、《光伏發(fā)電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》等一系列標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，涉及設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、維護(hù)、并網(wǎng)等方面。
“這些標(biāo)準(zhǔn)大多側(cè)重在地面光伏電站、光伏系統(tǒng)技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)要求方面。光伏標(biāo)準(zhǔn)在不同建筑構(gòu)造上的應(yīng)用體現(xiàn)得卻不夠，對(duì)于應(yīng)滿足的要求還缺乏具體規(guī)定。”中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)姚兵表示，問(wèn)題原因在于，光伏在建筑上應(yīng)用的項(xiàng)目總量還不夠多，特別是在建筑立面上的應(yīng)用項(xiàng)目更少，缺乏經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，還處于摸索階段。
光電與建筑應(yīng)緊密結(jié)合
“遮擋對(duì)于晶體硅太陽(yáng)能電池的發(fā)電量影響很大，對(duì)于非晶硅的影響會(huì)小得多。一塊晶體硅太陽(yáng)能電池組件被遮擋了1/10的面積，功率損失將達(dá)到50%；而非晶硅受到同樣的遮擋，功率損失僅有10%。如果太陽(yáng)能電池不可避免地會(huì)被遮擋，應(yīng)當(dāng)盡量選用非晶硅太陽(yáng)能電池。”曾雁認(rèn)為，光電建筑一體化項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前期，對(duì)氣象數(shù)據(jù)、系統(tǒng)發(fā)電量、工作溫度、zui大放電深度和容量等參數(shù)都應(yīng)進(jìn)行充分了解。比如，我國(guó)一般建筑物宜朝南，不要影響到相鄰建筑的日照標(biāo)準(zhǔn)、確保每棟建筑的有效日照和zui大接收，避免景觀設(shè)施、周?chē)渲镁G化和周邊建筑的陰影影響發(fā)電，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮每天不少于6個(gè)小時(shí)不受遮擋的日照條件。另外，支撐的金屬件及各個(gè)連接節(jié)點(diǎn)，應(yīng)具有抵抗系統(tǒng)自重、風(fēng)載荷、雪載荷和地震作用的能力。
中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)光電建筑應(yīng)用委員會(huì)主任梁岳峰表示，光電建筑應(yīng)用不是單純的在屋頂或公共設(shè)施上安裝光伏組件或光熱產(chǎn)品，而是光伏與建筑的深度結(jié)合，兼顧設(shè)計(jì)、安全、美觀等問(wèn)題， 光伏與建筑的結(jié)合應(yīng)從規(guī)劃開(kāi)始， 在國(guó)家力推分布式光伏發(fā)電的背景下，光電建筑一體化應(yīng)向安全規(guī)范化的方向發(fā)展。
“我國(guó)既有建筑面積十分龐大，節(jié)能改造的任務(wù)相當(dāng)艱巨，能否充分合理利用建筑上一切可利用的部位，妥善安裝光伏組件，是擺在我們面前的一道難題。”業(yè)內(nèi)專家表示，光電建筑一體化的實(shí)現(xiàn)，不是某個(gè)單向技術(shù)的突破就能達(dá)到目標(biāo)，而是需要在一系列新技術(shù)的綜合開(kāi)發(fā)利用和不同行業(yè)部門(mén)之間在協(xié)調(diào)管理方面都取得制度性合作實(shí)效的基礎(chǔ)上，才能完成的一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。“光電建筑一體化在歐美國(guó)家的發(fā)展已較為成熟，但在我國(guó)還處于摸索階段，國(guó)家應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)光電建筑的市場(chǎng)管理”。
該專家建議，要滿足較高程度的光電建筑一體化，必須在建筑建設(shè)初期就要考慮，在建筑方案初步設(shè)計(jì)階段研究建筑朝向、太陽(yáng)方位角、入射角、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)合、建筑外觀的協(xié)調(diào)等諸多問(wèn)題，以及其后的各項(xiàng)審批、施工圖設(shè)計(jì)、主體施工等，這是建設(shè)程序的周期決定的。
浙江省光伏技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)趙永紅認(rèn)為，光電建筑產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)，迫切需要行業(yè)和政策兩個(gè)方面的推動(dòng)。在行業(yè)方面，不僅需要光伏企業(yè)轉(zhuǎn)變思路提供一體化服務(wù)，還需要行業(yè)協(xié)會(huì)和地方政府部門(mén)加強(qiáng)對(duì)行業(yè)企業(yè)的指導(dǎo)和協(xié)調(diào)；在政策方面，應(yīng)鼓勵(lì)在項(xiàng)目中應(yīng)用創(chuàng)新型產(chǎn)品和系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)通過(guò)扶持補(bǔ)貼政策與市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制并行的方式來(lái)提高項(xiàng)目質(zhì)量。
新能源建筑市場(chǎng)將打開(kāi)
為了推動(dòng)清潔能源的健康發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)家*、*、*相繼出臺(tái)了多項(xiàng)加快推進(jìn)太陽(yáng)能在建筑中規(guī)模化應(yīng)用的政策，組織實(shí)施了一批太陽(yáng)能與建筑應(yīng)用一體化的示范工程，取得了良好的節(jié)能效果和工程經(jīng)驗(yàn)，太陽(yáng)能光電與建筑一體化的應(yīng)用技術(shù)水平得到了不斷提升。
據(jù)了解，為了進(jìn)一步推動(dòng)光電建筑一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)光電建筑應(yīng)用委員會(huì)目前已經(jīng)開(kāi)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善工作。其負(fù)責(zé)編制的《建筑光伏系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》構(gòu)建出包括兩大安裝形式、6個(gè)安裝部位、14項(xiàng)安裝種類的光電建筑關(guān)系圖，建筑光伏系統(tǒng)關(guān)系更加清晰明朗，對(duì)大多數(shù)光電建筑具有普遍指導(dǎo)性。另外，新編制的《建筑用光伏遮陽(yáng)構(gòu)件通用技術(shù)條件》、《建筑光伏陽(yáng)臺(tái)通用技術(shù)要求》也對(duì)光電建筑提出了更具方向性的要求。
姚兵表示，中國(guó)光電建筑一體化總體趨勢(shì)看好，國(guó)家層面的光伏發(fā)展政策正在陸續(xù)進(jìn)行調(diào)整，各地方光伏補(bǔ)貼政策也紛紛出臺(tái)，碳排放權(quán)交易正逐步推進(jìn)，這將推動(dòng)規(guī)范光電建筑市場(chǎng)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
“在國(guó)家政策的大力扶持下，分布式發(fā)電企業(yè)下一步要在重點(diǎn)行業(yè)、區(qū)域和城市尋找屋頂資源，并且探索和政府、大型央企合作的模式，實(shí)現(xiàn)資源整合。”中國(guó)興業(yè)太陽(yáng)能技術(shù)控股有限公司董事局主席劉紅維表示，分布式發(fā)電與綠色建筑結(jié)合是未來(lái)發(fā)展的方向，在建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈綠色化，增加可再生能源的應(yīng)用比例。”
“隨著全國(guó)各省市新能源建筑應(yīng)用政策的相繼發(fā)布，以及可再生能源利用在綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中地位的提升，新能源建筑應(yīng)用市場(chǎng)正在逐漸打開(kāi)。”
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