光伏与绿色建筑1详解.docx

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光伏与绿色建筑1详解

屋顶光伏与绿色建筑

（一）

“百万屋顶”的故事

每个新的产业，都是从一段故事开始的。

比如互联网，比尔盖兹就是一段传奇,他创造了微软。

光伏的故事，是从1997年6月，美国总统克林顿向美国国会提交关于环境和发展的报告并制定“百万太阳能屋顶计划”开始的，他提出：

截至2010年在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统。

后来这个计划实际压根没有执行。

但这个故事打动了世界。

中国从那时候开始，在光伏的路上，不断编制着自己的故事。

2004年，深圳建设了第一个MWp级的光伏电站（园博园），号称中国第一个，采用的是日本和德国的单晶，多晶电池片。

故事后来在:

媒体报道：

第一年发90万度电。

基本解决园博园内的夜晚照明中收声。

从2004年到2014年，10年之中，光伏的故事惊心动魄，海归施正荣成立尚德新能源，一夜成为中国首富。

随后中国光伏跃居世界第一大生产国。

光伏的新能源应用，如光伏路灯，光伏电站，一片欣欣向荣。

然而故事很快也接近尾声。

人们从故事中惊醒过来，看见的是血淋林的现实。

有个光伏资深界人士，在光伏圈微信上说道：

“建筑光伏，危机四伏”。

光伏是什么？

是新的发电技术。

是一个可以通过太阳的光子，产生电能装置。

光子引发的电子移动，可以产生多大的能量？

目前晶体硅片是做成0.48V/块的固体件。

阳光辐射强的时候，每块可产生1-5A的电流。

组合成组件：

每平米电池，阳光下约可平均为150WP的功率；220V使用，也需有500片以上串联。

平均下来，每WP,每年约产生1-1.2度电。

在建筑屋顶上敷设光伏；如用它发电供给家用，60平米的屋顶，占用20平米敷设光伏电池。

平均一年约可发电3000度电左右。

相当于一个家庭的用电量的1/3。

如果全部敷设，基本上可以满足一个家庭的用电需求。

屋顶光伏，从理论上看上去是一个很好的新能源应用，但从克林顿开始，一直没有停止过各种口号式计划和实验式项目，在实际中不断受阻和搁浅。

包括一夜成为首富，很快又泡沫扑灭；都给世人以警觉。

首先，按照经济效益而言，屋顶资源的占用效率仅为150元/平米.年。

20年才3000元。

是所有建设者不能不算的帐。

其次是逆变将损耗掉原有发电的35%。

其三，目前12元每wp的分布式光伏投资价格是针对现在国内市场上的低劣电池片而言的，能否发出1度/WP年，取决于采用电池片质量。

在目前已经建设的屋顶光伏电站中，5年后发电还能达到理论值70%的，已经没有案例可循。

光伏屋顶计划从来没有消失过。

它不断被提及，不断又被市场所消极，另一原因是光伏产业其一直以来是被金融推手推出来的产品，政府的补贴是在金融大量投资光伏产业后，没有找到应用的实际市场不得已而为之的借力。

在国际上，日本，德国，美国法国等国家对光伏的补贴都无例外地源于这个原因。

它似乎像一场皇帝新衣的接力表演，谁都知道，荒诞的剧幕已经拉开，谁也不会说穿他。

1998年10月德国政府提出了十万屋顶计划。

规定，太阳能电站在公共电网中每发1KW时电，由政府补贴0.574欧分（相当于人民币5.74元），德国电价是0.1欧元/度，而电力公司回购太阳能发电的价格是0.5欧元/度，到2004年，德国完成了10万个太阳能屋顶。

随之补贴取消。

日本政府截至2010年安装了5000MW屋顶光伏发电系统，并通过政策之力带动国内光伏发电市场的成长。

其在1994年-2003年间成功实施一轮补贴，促使2004年日本光伏业累计安装量达1100兆瓦，成为当时全球光伏容量最大的国家。

但现在对于光伏项目日本早已经不再补贴。

2003年，英国政府宣布将投入400万英镑资助十八个用于公共建筑物的太阳能屋顶计划。

这十八个计划分别位于英格兰、威尔士、苏格兰和北爱尔兰，其中包括学校、艺术馆和体育中心。

这些计划是经过投标而竞设的。

本来，其标的仅是300万英镑。

但计划的内容使政府部门尤感兴趣，很受鼓舞，因而加追了一百万英镑的投入。

如今，这些补贴，在发达国家都已经逐步取消。

而且这些产生补贴的国家都是人均收入达到2万美金的国家。

而中国，目前的人均收入约2000多美金。

中国的屋顶资源是稀缺的，尤其在城市建设中，屋顶资源也是非常稀缺和昂贵的。

因此如果利用民用建筑的免费屋顶来实现新能源应用，中国不会经历像德国，日本那样长的时间。

从现在不断变化的国家补贴政策来判断，屋顶光伏如果继续采用这种简单的逆变并网技术模式，一定很快就走到了尽头。

（二）

分布式光伏和绿色建筑关系

其实，中国屋顶光伏在10年中，已经安装了很多的电站，消化了大批的光伏组件。

但是至今没有一个用了5年以上还在正常发电（按照可行性报告写的那样发电）。

包括深圳的园博园，2005年为当时中国最大的屋顶电站。

2009年安装的住建部建筑的屋顶电站，曾经是很多光伏企业免费也要安装的示范项目。

但是2015年，在检查这些光伏项目的时候，分布式电站，大都寿终正寝。

新一轮的光伏建设在兴起。

是光伏电站从敦煌转向屋顶。

大批的央企，都纷纷找屋顶资源，安装光伏电站。

但是，屋顶的分布式，不是新鲜的项目，地产商早有过很多失败案例，但是这些案例并没有引起地产商的教训和借鉴。

他们仍然还在继续为了达到绿色建筑标准，“前赴后继”。

希望能以最低的投入（不用考虑回报）。

完成绿色标准，上市销售。

2014年底年，国家住建部颁布了GB/T50378-2014新绿建评价标准：

如下：

可再生能源中，太阳能是主要能源。

其中包括光热和光伏。

光热，目前还没有发展到发电阶段；仅是采用热水器，属于替换。

热水项目在建设和使用上一直存在很多问题。

2014年底，深圳住建局取消了原来12层建筑热水系统的硬性规定，而是改为：

按原规定应安装太阳能热水系统的十二层以上高层住宅项目，可通过安装太阳能光伏系统替代太阳能热水系统，光伏系统的装机容量应满足全部地下车库照明需求；实行替代的项目，不需报建设行政主管部门审核，但应按建设程序办理设计变更和重新报送施工图审查（深建节能〔2014〕101号）

结合国家评绿标准，一星标准新能源应用达到6分。

新能源应用量需要达到2%。

如达到10分需要达到4%。

民用地产项目中2%是个什么概念呢？

以我公司最近所接一个项目为例：

该项目设计的总功率年用电量为900万度电。

按照2%的最低标准，需要有代表绿色建筑的新能源应用标准为18万度电/年，按照广州地区阳光辐射强度。

如采用光伏分布式，应设计为18万度新能源应用：

900万X2%=18万度。

1、屋顶光伏逆变分布式电站成本和收益：

（1）A级单晶硅15万WP（或多晶硅18万WP）

直接投资216万元。

（15万X12元/WP）

（2）间接成本，需占用屋顶面积，约1200平米；

按现在房价的50%（按照1万元/平米）计算：

1200㎡x1万/㎡=1200万元。

（3）光伏维护成本0.1元/wp年；每年1.8万元。

（4）国家补贴7.56万元（现有政策：

0.42元/度:

18X0.42=7.56万元）

（5）每年发电18万度，按1元/度，每年收入18万元。

总结：

以10年为计：

总投入成本：

216+1200+1.8x10=1434万元

总收入：

（7.57+18）X10=255.6万元。

实际净投入为：

1434-255.6=1178万元；

2、采用PV-LED技术产品。

（1）如达到新能源替换18万度电力，可采用PV-LED技术

由于采用直流技术，所发电力直接给LED提供照明，以新能源应用替换传统能源应用。

替换18万度电只需在1.2万平米的地下车库照明项中采用PV-LED产品即可实现。

【地下车库照明功率密度为2W/平米。

1.2万平米的地下车库照明年用电量为18.9万度（2X365X24X1.2X90%）；其中90%位光伏发电，10%位市电保护补充】

（2）1.2万平米的地下车库照明采用PV-LED总投资约为120万元。

（含可控制的LED照片灯具，以及光伏蓄能等设备）

（3）采用pv-led技术，1.2万平米只需占用屋顶面积150平米。

是光伏分布式电站规模的1/8；（约合150万元）。

（4）每年节约电费18.9万元。

10年节约189万元（同样按照1元/度计算）。

（5）pv-led项目的维护成本相对于传统照明增加每平米1.5元.（包括所有设备）计为“1.5X1.2x10=18万元。

总结：

以10年计：

总投入成本：

120+150+18万=288万元

总收入18.9x10=189万元

净投入99万元。

3、两种技术优劣比较，显而易见：

（1）分布式占用屋顶面积是光伏应用成本的最大部分。

实际成本是光伏投资的5倍。

Pv-led技术是新能源应用替换，占用屋顶面积只约为分布式的1/8。

（2）光伏分布式总投资为216万元。

PV-LED总投资为120万元，

（3）光伏分布式每年可有政府补贴7.56万元。

Pv-led采用智能LED照明，减少另外投资绿色照明的费用。

（地库智能照明每平米至少需增加投资20元：

1.2x20=24万元）

（4）光伏分布式不仅占用大量屋顶面积，技术上采用串联高压传输；存在安全隐患。

Pv-led采用低压直流技术。

安全稳定，免维护；独立系统，兼做应急照明。

（4）分布式项目案例5年以上还在正常发电的，国内没有见报道，而大量都是报废的项目。

PV-LED住建部的项目，2009年建设，住建部于2015年3月给予评语，要求对项目技术予以推广。

PV-LED在住建部，国管局，深圳市民中心以及地产等项目中应用，每项目均称为绿建示范。

（三）

分布式和PV-LED项目的选择破题

有些地产商为何选择分布式而不采用PV-LED，如何破题：

1、分布式和PV-LED的不同是：

分布式的电站规模往往是PV-LED的数倍。

PV-LED能够替换新能源的方式，是按照地下车库照明的标准来设定的。

如果单纯的理解深圳住建局“光伏安装规模满足地下车库照明用电”已经包含了地下车库照明的功率设计规范。

因此对于采用了交流状态下的智能LED照明，也有相应的功率配置。

照明采用了智能控制，自然减少了电力消耗，但是同时也会增加投资费用，也会增加智能耗电。

Pv-led是直流应用，是在光伏应用中的一揽子解决的方案，包含了光伏发电。

智能照明控制。

首先是通过直流应用，减少了逆变损耗。

在系统中逆变损耗约为35%（属于系统的损耗）；电器的整流损耗15%。

提高了1倍的效率。

其次是，通过智能控制，减少了功率配置。

再次减少损耗50%以上。

对于交流情况下的智能控制，由于控制器在交流情况下也需要耗电，这部分往往被忽视，在实际中，交流状况下的功率控制节能效率远低于PV-LED。

尤其是采用红外热释的照明控制，节能同控制耗能，几乎相冲。

这很容易被建设者忽视。

2、国家和社会对光伏应用的政策倾斜，鼓励电站安装。

财政予以补贴。

误以为这是一项成熟的项目。

然而早就有学者提出，光伏电站华而不实，光伏在生产期内耗电是其寿命期内发电的90%等。

光伏分布式应用，采用逆变交流应用，一定不会成为新能源应用的主流技术模式。

只可能是昙花一现。

但是屋顶光伏，作为能源的拾遗补缺，在任何时候都会有很大发展空间。

所以，光伏走直流低压路线，是正确的和高效的。

3、分布式安装简单，相应价格也很低。

光伏是假设寿命20年（德国的电池确有寿命达到20多年仍在使用）。

但是，影响光伏的不是电池的寿命，是电池的效率。

阳光中，有效的光子能量只有30%多。

光伏的效率即使在20%以上，也还要受到季节和阳光变化的影响。

屋顶资源用以效率很低的分布式应用，得不偿失。

PV-LED高效设计，才是光伏应用于建筑的方向性技术。

4、PV-LED技术产品，如采用增量合同能源管理模式，50+10较容易为地产商接受。

相当于前期照明投资50元/平米价格。

多余部分由项目方投资建设。

地产商建设新能源应用，不增加投资。

每年地产商向项目建设方支付10元，相当于节能收益满打满算的60%。

此费用还包含维护和设备更换费用。

按理说，地产商是能够愿意接受这样的商业模式的。

但是鉴于现有的中国特点。

长期的效益体现，利益分配制度，却让这种模式难以实行，唯有同地产商进行高层顶层设计也许才能行通。