国内外光伏建筑一体化的体现

国内外光伏建筑一体化的体现

摘要：光伏建筑一体化是应用太阳能发电的一种新理念,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。近年来,光伏建筑一体化由于其巨大优势,成为当前的研究热点,并且出现了很多成功的示范工程。世界光伏产业近年来也保持着高速发展，光伏建筑一体化将成为21世纪城市建筑节能的市场热点和最重要的新兴产业之一。

1、国内光伏建筑一体化的现状

1.1 发展

中国的太阳能光伏建筑起步较晚,比西方一些发达国家落后很多。但是政府

一直都在鼓励应用诸如太阳能等的可再生能源。2005年2月28日第十届全国人

民代表大会常务委员会第十四次会议通过的《中华人民共和国可再生能源法》自

2006年1月1日起正式施行,可见我国对可再生能源利用的越来越重视。在这种

大环境下中国的太阳能光伏技术有了初步的发展。

“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成17KW、7KW的光伏发电屋顶并

实现并网发电。在世界银行捐赠及双边或多边技术合作的支持下,预计我国光伏

市场年销售量将以20%的速度发展,到2010年可望超过10MW。上海、江苏和广东

等地均已制订规划,率先较大规模地建设“光伏屋顶”,实施“屋顶计划”示范。

上海的10万屋顶计划,旨在使10万个屋顶安装上太阳能发电装置,每个屋顶利用

30ｍ2,全市共计300万ｍ2,占上海全市屋顶面积的1.5%。上海地区的单位面积日

照辐射能为1000Ｗ/ｍ2,太阳能电池光电转换效率如以13% ～18%计算,可转换电

功率130～180Ｗ/ｍ2,每一屋顶发电容量可达到3.9～5.4KW。无锡、苏州等地有

关单位也在策划有关光伏推广计划。广州中山大学太阳能系统研究所已经向有关

部门提出了在广州发展“十万光伏屋顶计划”的建议,并正在策划“广东十万太

阳能屋顶计划”。为配合奥运会召开和应对能源的紧缺,国家将太阳能光伏发电融

入奥运建筑中,各个奥运建筑大范围地采用了太阳能等绿色能源,据了解

2008年北京奥运场馆外墙贴上了太阳能电池,周围80%～90%的路灯和洗浴热水

来自太阳能光伏技术。

为加快推进我国太阳能光电建筑应用,财政部会同住房和城乡建设部于

2009年3月发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳

能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。这一“光电新政”旨在通过财政

补助支持开展光电建筑应用示范项目,解决太阳能光电建筑一体化设计及施工能

力不足、相关应用技术标准缺乏、与建筑实现构件化的太阳能光电组件生产能力

薄弱等问题,从而启动太阳能光电在城乡建筑领域的应用市场,带动太阳能光电

产业发展。

1.2 体现

随着世博会和奥运会的举办，展览场馆和体育场馆的建筑为光伏技术在场馆类建筑上的发展提供了很好的实践场所。如上海世博会的主题馆屋顶铺设光伏组件面积达到了3000平方米，输出功率为2.57MW，是目前世界上屋顶光伏系统面积最大的单体建筑。奥运会场馆中的国家体育馆屋顶铺设了 2500 平方米的光伏组件，输出功率达到了 200kW，是北京地区最大的建筑一体化的光伏电站。据统计，世博会建筑包括世博中心、中国馆以及主题馆等建筑共安装光伏组件总量达到了 4.6GW，奥运会期间，奥运场馆周边80%~90%路灯用电都是由奥运场馆一体化的光伏组件所提供。

台湾台南县政大楼是一座快30年的老建筑，2007年在保留原有结构的基础上进行了室内外的改造。原先的建筑南立面没有任何遮阳设施，只是使用者在内部用窗帘隔热，只能挡直射的阳光，对于热环境没有太大作用。因此，建筑师决定以光伏遮阳板的方式来作出改善。旧建筑不仅获得更新，还可以发电，使建筑得到有意义的生命延续。大楼改造方案巧妙地在旧有立面加上了3个双层表皮（double skin）结构，形成一个通风的玻璃盒子，利用2层表皮间的烟囱效应，把冷空气由下方吸入，热空气由上方排出。光伏电板作为遮阳板呈锯齿状安装在表皮外部，每块模板的晶片分开封装，具有视觉穿透性。这样构成的一组采光、

通风、遮阳的设计，非常有效地让办公室空间隔绝外界的高温并有开阔的景观。光伏遮阳板设计容量12 kW，由345片35 W的光伏电板组成，并将太阳光伏发电系统与城市电网并联，互为补充，达到最大的应用效果.

2、国外光伏建筑一体化的现状

2.1德国

德国是世界上应用太阳能、实现太阳能建筑一体化的强国。光伏发电系统与建筑结合的早期形式主要就是“屋顶计划”,这是德国率先提出的方案并进行了具体实施。1990年首先开始实施“一千屋顶计划”,在私人住宅屋顶上推广容量为1～5KW的户用联网光伏系统。1998年10月提出了在6年内安装10万套PV 屋顶系统,总容量在300～500MW。德国在1999年开始实施“十万太阳能屋顶”计划,单是在2003年就安装了120MW。2004年通过了“优先利用可再生能源法”,使得德国成为光电应用增长最快的国家。2006年德国当年光电安装75万KW累计装机253万KW,居世界首位。

在德国光电建筑领域，科技创新受到极大的尊重，技术无处不在。通过一种新型的光伏推拉门，说明太阳能与建筑的结合，不仅是屋顶和墙体，而且涉及门窗, 遮阳等部位。他们的理念是：光伏建筑=建筑﹢可再生能源，光伏建筑=制造能源的建筑，通过技术的手段，可以让建筑可接受阳光的部分都产生能源。

在德国，光电建筑项目立项有两种情况。第一种是屋顶发电系统，所有个人和家庭都可以安装，无需申请立项。第二种是地面发电系统，一般由公司或集体投资，需要申请立项，主要是用地审批和环保评估。

建于 2009 年的德国 Juwi 公司总部新办公楼，被称为是最节能的建筑，该建筑由一主楼及其配套的自助餐厅组成。在规划与设计的新公司总部时，光电扮演关键角色，各种形式的光电安装技术得到了应用。主楼屋顶安装了角度为 5 度的单晶硅太阳能电池组件，正面有一个完整、垂直安装光伏系统。自助餐厅屋顶也有一个角度为 10 度的太阳能电池阵列。餐厅的立面采用的电池组件整合了三层绝缘玻璃模块，能有效减少大玻璃幕墙带来的建筑能耗损失，同时太阳能电池营造良好的自助餐厅气氛。在建筑甲板上也安装了一个独特的光伏天蓬。