光伏建筑一体化BIPV行业分析报告.docx
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光伏建筑一体化BIPV行业分析报告
光伏建筑一体（BIPV）
行业分析报告
一､BIPV概念3
二､BIPV分类3
三､BIPV优越性4
四､BIPV应用领域5
五､BIPV关键技术5
六､国外BIPV发展情况6
七､国内BIPV发展情况7
八､光伏及BIPV行业政策法规7
九､制约BIPV发展的因素10
十､BIPV市场前景11
一､BIPV概念
光伏建筑一体化（BuildingIntegatedPhotovoltaies,简称BIPV）指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力,同时作为建筑结构的功能部分,取代部分传统建筑结构如屋顶板､瓦､窗户､建筑立面､遮雨棚等,也可以做成光伏多功能建筑组件,实现更多的功能,如光伏光热系统､与照明结合､与建筑遮阳结合等｡
图1:
BIPV示意图
二､BIPV分类
BIPV系统根据安装形式划分为两种形式:
光伏屋顶结构（PV-ROOF）和光伏墙结构（PV-WALL）两种形式｡光伏与建筑的结合有两种方式:
一种是建筑与光伏系统相结合,即把封装好的光伏组件安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,再与逆变器､蓄电池､控制器､负载等装置组成一个发电系统;另外一种是建筑与光伏器件相结合,将光伏器件与建筑材料集成一体,用光伏组件代替屋顶､窗户和外墙｡当BIPV系统参与并网时,不需设置蓄电池储能装置,但须有并网运行联入装置｡
从光伏方阵与建筑墙面､屋顶的结合来看,主要为屋顶光伏电站和墙面光伏电站｡而光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光伏幕墙､光伏采光顶､光伏遮阳板等形式｡目前光伏建筑一体化主要有八种形式,如表1｡
表1:
BIPV的主要形式
BIPV形式
光伏组件
建筑要求
类型
1
光伏采光顶（天窗）
光伏玻璃组件
建筑效果､结构强度､采光､遮风挡雨
集成
2
光伏屋顶
光伏屋面瓦
建筑效果､结构强度､遮风挡雨
集成
3
光伏幕墙（透明幕墙）
光伏玻璃组件（透明）
建筑效果､结构强度､采光､遮风挡雨
集成
4
光伏幕墙（非透明幕墙）
光伏玻璃组件（非透明）
建筑效果､结构强度､遮风挡雨
集成
5
光伏遮阳板（有采光要求）
光伏玻璃组件（透明）
建筑效果､结构强度､采光
集成
6
光伏遮阳板（无采光要求）
光伏玻璃组件（非透明）
建筑效果､结构强度､
集成
7
屋顶光伏方阵
普通光伏电池
建筑效果
结合
8
墙面光伏方阵
普通光伏电池
建筑效果
结合
BIPV系统根据使用方式划分为独立发电和并网发电两种形式｡独立发电系统就是光伏系统产生的电仅供自己使用;并网发电系统就是光伏系统与公共电网相连,光伏发电系统产生的电除自己使用外,还可向公共电网输出｡独立发电和并网发电发电系统的原理如图所示｡
图2:
光伏发电系统原理
三､BIPV优越性
从建筑､技术和经济角度来看,光伏一建筑一体化有以下诸多优点:
（1）联网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面上,无需额外用地或增建其他设施,适用于人口密集的地方使用｡这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要｡
（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｡对于联网户用系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网｡在阴雨天､夜晚或光强很小的时候,寂载可由电网供电｡由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力,增加了供电的可靠性｡
（3）夏季,处于日照时,由于大量制冷设备的使用,形成电网用电高峰｡而这时也是光伏阵列发电最多的时候｡BIPV系统除保证自身建筑用电外,还可以向电网供电,从而缓解高峰电力需求｡
（4）由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上,吸收太阳能､转化为电能大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,既节省了能源,又利于保证室内的空气品质｡
（5）避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染,这对于环保要求严格的今天与未来更为重要｡
（6）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｡
（7）在建筑围护结构上安等光伏阵列,可以促进PV部件的大规模生产,从而能够进一步降低PV部件的市场价格,这对于BIPV系统的广泛应用有着极大的推动作用｡
（8）大尺度新型彩色光伏模块的诞生,不仅约了昂贵的外装饰材料（玻璃幕墙等）,且使建筑外观更有魅力｡
四､BIPV应用领域
目前BIPV的应用主要有大楼帷幕墙或外墙､大楼､停车场的遮阳棚､大楼天井､斜顶式屋顶建筑之屋瓦､大型建筑物屋顶/隔音墙等,个人住宅､商业大楼､学校､医院楼､机场､地铁站站台､公交车站以及大型工厂车间都是BIPV可应用的场所｡
五､BIPV关键技术
BIPV的关键技术主要有以下几个方面:
（1）与景观､建筑结合的并网光伏电站设计和建设;
（2）电站主要设备光伏组件､控制逆变器等产品;（3）100kVA以下的系列化与用户侧低压电网并联运行的并网控制逆变器的研制以及在电站中的实际应用;（4）光伏阵列与建筑集成的优化;（5）太阳能光伏发电系统与建筑物的一体化设计;（6）光伏阵列在建筑物屋顶上的安装结构与工艺设计､线路设计与配线､防雷保护､光伏电站监控系统等｡
BIPV应当在建筑设计之初就开始考虑｡除了考虑BIPV的建筑特性,还要考虑发电量的影响因素｡研究BIPV技术的任一领域,都要解决4个核心问题:
光伏电池的安装位置､遮挡因素､通风设计､空调系统的综合设计｡
六､国外BIPV发展情况
国外光伏发电已经完成了初期开发和示范阶段,正在向大批量生产和规模应用发展,各国一直在通过改进工艺､扩大规模､开拓市场等,大力降低光伏电池的制造成本和提高其发电效率｡
国际能源组织（IEA）于1991年和1997年相继两次启动建筑光伏集成计划,许多国家相继制定了本国的屋顶计划｡1997年6月美国宣布了“百万屋顶光伏计划”,计划2010年完成,总装机容量为3025MWp,所产生的电力相当于3一5座大型燃煤电站,每年可望减排二氧化碳35亿t,相当于减少85万辆汽车的尾气排放｡为此,1998年美国政府的光伏研究经费增加了30%｡该计划旨在促进美国光伏产业的快速发展,把发电成本降到6美元/kWh以下,起到减排CO2､增加社会就业､保持美国光伏产业在世界的领先地位的作用｡
欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶计划,计划于2010年完成｡德国在此框架下于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｡1999年5月14日,德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂,完全用可再生能源提供电力｡目前世界上最大的安装在屋顶的光伏并网系统是德国波茨坦太阳能屋顶电站,于2004年7月建成,容量为5MW,由3万块太阳电池组件组成,每年能够发电4200MWh｡
日本很重视光伏与建筑相结合的技术｡1997年,通产省宣布执行“七万屋顶”计划,安装了37MW屋顶光伏系统｡自2002年以来,日本的屋顶计划与建筑一体化得到了充分的发展,柔性太阳电池与建筑材料的相互结合使成本大大下降｡日本光伏屋顶并网发电系统的特点是:
太阳电池组件和房屋建筑材料形成一体,如“太阳电池瓦”和“太阳电池玻璃幕墙”等,这样太阳电池就可以很容易地被安装在建筑物上,也很容易被建筑公司所接受｡日本政府计划到2010年安装5000MW屋顶光伏发电系统｡
在美､日､德三国大规模的太阳能屋顶计划的推动下,以光伏集成建筑为核心的光伏并网发电市场得到了极大的发展｡此外,意大利､印度､瑞士､荷兰和西班牙都有类似的计划在实施｡
七､国内BIPV发展情况
随着光伏发电领域的转变,我国的BIPV系统的研究与开发已取得了很大的发展｡“九五”期间我国在深圳､北京分别成功建成17kw､7kw光伏发电屋顶并实现并网发电｡“十五”又在北京上海建成多座建筑一体化的并网发电系统｡
2002年上海奉贤建成10kw建筑一体化并网发电系统,该系统实现了自动化的管理｡2003年上海又建成了生态示范工程,其中5kw的并网发电系统与建筑有机地结合在一起,该系统并网发电技术水平达到国际一流｡还有上海太阳能科技有限公司建筑一体化办公示范楼采用了六项国内首创的太阳能发电与建筑直接相结合的技术,并充分利用建筑一体化的诸多优点,总装机容量达40kw,结合地温空调技术,可以基本实现该建筑的能源自给｡
2003年建成的北京市兴区天普工业园的一幢建筑面积8000时的综合利用新能源的生态建筑工程示范楼,办公用电部分由50kwp太阳能光伏并网发电系统提供｡深圳多个小系统并联,与不同建筑相结合,总量为1MW规模,于2004年8月建成,目前已经进人运行｡上海奉贤“10kw并网发电系统”､崇明前卫村“50kw并网发电系统”解决并验证了千瓦级并网发电技术,北京市大兴区天普工业园“50kw建筑一体化示范应用”解决了建筑一体化并网发电关键技术,实现了太阳能产品与建筑物有效性､实用性､美观性和经济性的和谐统一｡这些项目不但解决了相关的关键技术,还推动了太阳能技术的发展和产品的应用｡
更多BIPV典型案例参考附件一｡
八､光伏及BIPV行业政策法规
（一）国外并网光伏发电的激励政策
（二）我国并网光伏发电的政策
以前,对于并网光伏发电系统,电力部门是一事一批,自发自用或者是无偿并网,电力部门并不出钱购买太阳能电力｡2005年2月28日全国人大常委会通过《可再生能源法》｡有关并网光伏发电政策要点有:
（1）电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务｡
（2）可再生能源发电项目的上网电价,由国务院价格主管部门根据不同类型可再生能源发电的特点和不同地区的情况,按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则确定｡
（3）电网企业依照本法第十九条规定确定的上网电价收购可再生能源电量所发生的费用高于按照常规能源发电平均上网电价计算所发生费用之间的差额,附加在销售电价中分摊｡
（三）我国BIPV相关政策法规
2006年1月1日起施行的《民用建筑节能管理规定》第七条指出,鼓励民用建筑节能的科学研究和技术开发,推广应用节能型的建筑､结构､材料､用能设备和附属设施及相应的施工工艺､应用技术和管理技术,促进可再生能源的开发利用;第十一条指出,新建民用建筑应当严格执行建筑节能标准要求,民用建筑工程扩建和改建时,应当对原建筑进行节能改造｡
2007年8月国家发改委发布的《可再生能源中长期发展规划》,按照规划要求,在经济较发达､现代化水平较高的大中城市,建设与建筑物一体化的屋顶太阳能并网光伏发电设施,首先在公益性建筑物上应用,然后逐渐推广到其它建筑物,同时在道路､公园､车站等公共设施照明中推广使用光伏电源｡“十一五”时期,重点在北京､上海､江苏､广东､山东等地区开展城市建筑屋顶光伏发电试点｡到2010年,全国建成1000个屋顶光伏发电项目,总容量5万千瓦｡到2020年,全国建成2万个屋顶光伏发电项目,总容量100万千瓦｡
2007年9月科技部､国家发改委发布的《可再生能源与新能源国际科技合作计划》指出,重点支持以下领域的基础科学与应用技术研究:
（1）太阳能发电与太阳能建筑一体化太阳能光热发电和光伏发电系统,薄膜太阳能电池和其它新型太阳能电池,太阳能综合建筑,低成本､低污染太阳能高纯硅材料生产技术,太阳能热利用技术工业应用等｡
（2）生物质燃料与生物质发电非粮能源作物､纤维素原料乙醇､能源林业植物､生物柴油､生物质成型燃料､生物质气化､沼气及发电等｡（3）风力发电风能资源评估,大型高效风电机组,海上风电机组及风电场建设等｡（4）氢能及燃料电池制氢（太阳能､核能等）､储氢和输氢技术,新型燃料电池与燃料电池汽车技术等｡（5）天然气水合物开发天然气水合物勘探､开发､储运､利用
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