王玉鳳:BAPV BIPV光伏建筑一體化的應(yīng)用及發(fā)展

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式o激活新動(dòng)能”為主題的“第十六屆中國分布式能源國際論壇暨2020綜合能源展覽會(huì)”在山東濟(jì)南召開，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會(huì)分布式能源專業(yè)委員會(huì)、水發(fā)能源集團(tuán)有限公司聯(lián)合主辦。會(huì)上，中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司新能源事業(yè)部主任王玉鳳發(fā)表了BAPV BIPV光伏建筑一體化的應(yīng)用及發(fā)展的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

下一個(gè)發(fā)言的是中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司新能源事業(yè)部主任王玉鳳。

王玉鳳：各位來賓，尊敬的許老師大家好！我是中國建筑設(shè)計(jì)研究院王玉鳳，今天跟大家分享的主題是"BAPV BIPV光伏建筑一體化的應(yīng)用及發(fā)展。

我的分享主要分這三個(gè)部分，第一個(gè)部分想要跟大家分享的是兩張圖一個(gè)分布圖，第一張圖是全球光照資源的情況，以赤道為基準(zhǔn)線往南北回歸線依次排列開來就是它的光照資源，是從比較豐富到相對減弱的趨勢走向。另外一張圖講的是我們國家光照資源的分布情況，我們國家的光照資源粗略分的話分為四類地區(qū)，可以從圖中看出來，紅色深色的部分是一類地區(qū)，漸側(cè)的地區(qū)是二類地區(qū)，淺藍(lán)色的部分是三類地區(qū)，最深色的藍(lán)色的部分是第四類地區(qū)，就是四川、四川盆地這個(gè)位置。山東省在地圖上大家一眼就可以找得到，大部分是處于三類地區(qū)，還有一部分是以青島、日照為基準(zhǔn)的三個(gè)城市，應(yīng)該算是二類地區(qū)光照的基準(zhǔn)線。

另外一個(gè)圖講的是BIPV和BAPV在光伏發(fā)電里邊屬于哪種類型?，F(xiàn)在都在說光伏發(fā)電，它以往的形式分為兩種，一種是并網(wǎng)型，一種是離網(wǎng)型，離網(wǎng)型站在設(shè)計(jì)的角度來說，它是按負(fù)荷的類型來分的，它的負(fù)荷根據(jù)一般普通類照明來說，分為一般負(fù)荷和特殊負(fù)荷，像現(xiàn)在的燃?xì)夤艿郎嫌玫臒煓C(jī)保護(hù)的，包括通信機(jī)站用的負(fù)荷，它有這種特殊負(fù)荷。并網(wǎng)型的相對來說比較簡單，現(xiàn)在比較常見，有集中式的和分布式的，集中式的是現(xiàn)在國家政策支持力度比較大的，從2010年到去年為止，基本上以集中式為首的國內(nèi)光伏電站已經(jīng)進(jìn)入了平價(jià)時(shí)代，現(xiàn)在光伏行業(yè)都管它叫光伏+。另外一個(gè)是分布式，它其實(shí)分兩種，在光伏的角度去說，一種是工商業(yè)的分布式，在一些工業(yè)園區(qū)的屋頂上建光伏，還有一種是戶用光伏和光伏扶貧，每家每戶或者是別墅區(qū)的光伏，光伏扶貧就是老百姓的屋頂上去建光伏電站，收入歸老百姓所有，是這樣的一個(gè)扶貧形式。

第二個(gè)講的是分布式能源，專家已經(jīng)跟大家分享了，我們這邊總結(jié)的是兩個(gè)特色，這是一張圖表，是我們院里自己畫的，分布式能源涵蓋了10種類型，目前都在講的分布式能源，我們院現(xiàn)在是國家推出綠色建筑，這幾種能源基本上在建筑上都或多或少的應(yīng)用。另外一個(gè)，目前咱們國內(nèi)的分布式能源我們了解到，主要采用的就是不并網(wǎng)或者并網(wǎng)不上網(wǎng)的運(yùn)行方式。還有就是想跟大家分享分布式能源面對我們國家嚴(yán)重缺件的局面，未來分布式能源的前景還是非常可觀的，它可以有效的解決我們能源利用效率的問題。

這一頁P(yáng)PT講的是，我們國家的分布式能源站在專家的角度去說的話，每個(gè)人理解的都不太一樣，它是有兩種表現(xiàn)形式，一種是以傳統(tǒng)的燃?xì)饪稍偕茉聪嗷ゴ钆錇橹鞯姆植际侥茉吹慕蟹ǎ€有一個(gè)是以剛才上一位嘉賓分享的，現(xiàn)有的能源光伏為主的分布式能源的說法，其實(shí)他們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，它們是安裝在用戶端的，而且是能源循環(huán)利用的系統(tǒng)。

接下來進(jìn)入正題，光伏建筑一體化國外比我們超前將近二十年的趨勢，最早叫建筑光伏，簡稱叫BMPV，BMPV在應(yīng)用的過程中分為兩種形式，一種是以建材為主的，我們常說的BIPV，還有一種是目前應(yīng)用比較多的，作為傳統(tǒng)的光伏組件直接在屋頂上的叫BAPV，它們倆最大的區(qū)別一種是建材，一種是傳統(tǒng)的放在屋頂上發(fā)電的一個(gè)構(gòu)筑物。

這是BIPV和BAPV的發(fā)展史，想跟大家分享，最早的時(shí)候光伏一體化實(shí)際上是在日本提出來的，是1967年，后邊最早應(yīng)用是2003年，它是美國的探測器上，光伏的應(yīng)用不管是國際市場還是國內(nèi)市場，最早是在空間探測器或者是空間站上為主慢慢去推廣的。另外一個(gè)，BIPV跟建筑結(jié)合的過程，最早跟建筑結(jié)合是在英國曼徹斯特摩天大樓上的應(yīng)用，引入我們國家最早是在臺(tái)灣2009年高雄市運(yùn)會(huì)上，后面在我們國家最早涉足這一塊的是無錫尚德，應(yīng)用BIPV這項(xiàng)技術(shù)。今年2020在業(yè)內(nèi)，光伏在業(yè)內(nèi)叫BIPV的元年，今年8月份在上海組織的新能源界的展會(huì)推出了BIPV的組件。

這個(gè)是BAPV的定義，還有它幾種形式的應(yīng)用，安裝在現(xiàn)有建筑上的光伏系統(tǒng)，而且它是附著在這個(gè)建筑物上的，它有不同的類型，這個(gè)是BIPV，是未來的趨勢，作為建材還有建筑物的構(gòu)建跟這個(gè)建筑物結(jié)合，而且可以跟建筑物形成完美的統(tǒng)一體案例的東西。

下面這張圖想跟大家分享目前在光伏建筑結(jié)合的方面，幾種類型的光伏組件跟建筑結(jié)合的圖片，主要是以非晶硅，還有CIGS、銅銦鎵硒和透明的組件、光伏的組件、柔性的電池。

第二部分想跟大家分享BIPV的應(yīng)用，最早的時(shí)候是1839年發(fā)明了光生伏打效應(yīng)，最早在空間轉(zhuǎn)上做的光伏發(fā)電單元。其次就是在國內(nèi)基站上的應(yīng)用，可以跟建筑結(jié)合的BIPV的屋頂應(yīng)用。

這個(gè)是想跟大家說一說BIPV、BAPV現(xiàn)在并網(wǎng)方式以及結(jié)構(gòu)的形式，包括數(shù)據(jù)要點(diǎn)：第一種是全額上網(wǎng)；第二種是自發(fā)自用，余電上網(wǎng)；第三種是離網(wǎng)（獨(dú)立）運(yùn)行；第四種是既可并網(wǎng)又可離網(wǎng)。結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分三個(gè)方面，一個(gè)是光伏電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，光伏組件的設(shè)計(jì)選型，光伏組件方陣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是兩個(gè)部分，一個(gè)是結(jié)構(gòu)安全性的設(shè)計(jì)，還有一個(gè)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，現(xiàn)在既有建筑上屋頂?shù)某兄?。第三部分想跟大家分享的是組件的設(shè)計(jì)選型，前面已經(jīng)說了，光伏BIPV的組件，包括BAPV的組件類型比較多，跟建筑結(jié)合要跟建筑形成一體化的話，組件選型也很重要，還有它的安裝方式也很重要。

這個(gè)是BIPV的一組圖片，有立面的，有曲面屋頂?shù)模€有曲面屋頂曝光型的。這個(gè)是BAPV的一組組件，第一張圖是北京的一個(gè)單位，做的很早，2008年時(shí)候的一個(gè)項(xiàng)目，那時(shí)候國內(nèi)透光型的組件還沒有這么多，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膩碚f它這個(gè)應(yīng)該叫BAPV光伏與建筑結(jié)合的，是懸在立面上的。其他的也是這樣，是不透光的，也不能當(dāng)建材來用，所以是BAPV與建筑結(jié)合的項(xiàng)目。

接下來跟大家分享的是不同類型屋頂?shù)陌咐窒?，第一個(gè)是平屋頂，我們現(xiàn)在用的比較多的工業(yè)園區(qū)屋頂上見得比較多，主要是鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，加上預(yù)構(gòu)件的案例。這個(gè)是斜屋頂，北方地區(qū)有很多這樣的斜屋頂，這個(gè)是遮陽板，光伏組件跟遮陽板結(jié)合在一起的應(yīng)用圖片。這個(gè)是幕墻，我選圖片的時(shí)候根據(jù)它的技術(shù)發(fā)展趨勢選用了不同時(shí)期的組件，有早些年的圖片，還有的是現(xiàn)在發(fā)展的比較好的圖片，天棚天幕現(xiàn)在在國內(nèi)，像我們院在做國家高鐵站機(jī)場設(shè)計(jì)的時(shí)候，基本上已經(jīng)都快成為國內(nèi)設(shè)計(jì)的標(biāo)配了，天棚天幕上要上透明的光伏組件。

接下來說一下BIPV、BAPV既然現(xiàn)在這么說，它們的優(yōu)劣勢是什么樣子的，應(yīng)用中存在哪些問題。優(yōu)勢說得比較多，行業(yè)內(nèi)各個(gè)部分的人都在說，它隔音、隔熱，還可以起到裝飾的功能，同時(shí)又能節(jié)能減排，還能夠提供電力，又不占用土地，而且是綠色能源，這是它的優(yōu)勢。跟傳統(tǒng)的建材，像傳統(tǒng)用的玻璃幕墻來說它的成本還是挺高的，而且產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率，我不是廠家，我是設(shè)計(jì)院，這個(gè)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率對于設(shè)計(jì)院來說，還是對它持有保守的意見，轉(zhuǎn)型效率能不能保證，能不能用十年、二十年，都是有待于商榷的一個(gè)問題。又說到它的壽命、成熟度以及技術(shù)的提高，它應(yīng)用的時(shí)候，昨天也跟老專家探討，目前國內(nèi)的BIPV雖然這兩年很火，行業(yè)內(nèi)驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)還是比較缺乏的，我們院馬上要跟全國的標(biāo)委會(huì)做一件事情，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理，現(xiàn)在很多光伏項(xiàng)目的設(shè)計(jì)基本上都是在既有建筑商廠家找到，然后去開發(fā)，設(shè)計(jì)上或多或少會(huì)存在一些問題。另外一般前期投資成本回收，目前來說雖然算出來的還行，但是實(shí)際上在運(yùn)行的項(xiàng)目可能也都是有一些瑕疵的。經(jīng)常有人跟我說，建筑現(xiàn)在特別迫切需要我們這樣的角色出現(xiàn)，就是建筑與光伏融合著來做一些設(shè)計(jì)，所以說在之前的時(shí)候建筑與光伏融合沒有放到設(shè)計(jì)的前期，所以才導(dǎo)致它設(shè)計(jì)中有這樣那樣的問題。后邊我也會(huì)說，國家現(xiàn)在也在出臺(tái)更加關(guān)注BIPV放到前期建筑的設(shè)計(jì)中，針對既有建筑，包括新建建筑，國家現(xiàn)在都是有相關(guān)要求的。
最后一個(gè)問題是前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中我們也需要跟在座的各位廠家和各機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)一塊去探索和推動(dòng)。這張圖是系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶進(jìn)來不合理的問題都是在既有建筑商做的，有火燒，路徑走線不太好，還有屋頂起火的，我們都沒有往上放，酌情選了一些放上的。

這些是BAPV和BIPV跟建筑結(jié)合，現(xiàn)在大家都在炒綠色建筑，好像一定要上光伏一樣，這張圖講的是綠色建筑的發(fā)展史，首先是二十世紀(jì)二十年代美國建筑師提出的理念，一直到現(xiàn)在我們國家是2006年提出的中國綠色建筑和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為什么光伏一定要放在綠色建筑上呢？這張圖就很好的解釋了這個(gè)問題，綠色建筑講的是四個(gè)節(jié)能，就是節(jié)水、節(jié)電、節(jié)地、節(jié)材，現(xiàn)在綠色光伏這一塊在節(jié)能降耗、碳排放這一塊都完美的決定了這一問題。今年7月份的時(shí)候，七部委聯(lián)合印發(fā)了綠色建筑創(chuàng)建行動(dòng)，也說了新建建筑要在綠色建筑的占比達(dá)到70%，我們院現(xiàn)在也在大力的推進(jìn)超低能耗建筑，就是裝配式建筑以及被動(dòng)式建筑工作的發(fā)展。

這張圖想跟大家分享光伏+建筑，我們要推它是不是有補(bǔ)貼，因?yàn)檫@個(gè)成本很緊張，國家在分布式能源光伏這一塊是有補(bǔ)貼的，從三個(gè)方面，一個(gè)是國家補(bǔ)貼，第二個(gè)是自發(fā)自用抵銷電費(fèi)，還有一個(gè)是脫硫燃煤收購電價(jià)，剛才我們也說了它分為工業(yè)式的和戶用式的，這個(gè)是不同的標(biāo)準(zhǔn)。另外一個(gè)是在綠色建筑的補(bǔ)貼上也是有相關(guān)的政策出來，9月初的時(shí)候山東省也出臺(tái)了綠色建筑的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。

最后一個(gè)想跟大家分享未來的建筑會(huì)是什么樣子的，現(xiàn)在據(jù)測算建筑能耗已經(jīng)占到全國能耗的三分之一以上，在綠色節(jié)能減排這一塊也在積極的做一些自己能做的事情，這是全球各國在零能耗建筑的規(guī)劃上承諾的，就是美國、英國、德國、韓國、日本、丹麥，分別在2020年、2030年都要達(dá)到零碳的城市，右邊這張圖說的是未來全球BIPV市場的發(fā)展趨勢，光伏建筑一體化未來的發(fā)展趨勢肯定是一個(gè)前景比較光明的行業(yè)。也是從政策上來說，今年是"十三五"的收官之年，也是綠色建筑規(guī)劃的收官之年，綠色建筑要超過50%，所以說我們的任務(wù)還是很艱巨的，尤其是對于山東這樣的能耗大省來說。最下邊是建筑院做的數(shù)據(jù)，2019年國家的既有建筑大概有800億平方米，可以安裝太陽能光伏電池的建筑大概有30億平方米，裝機(jī)容量可以到400GW，現(xiàn)在每年的新增建筑大概有40億平方米，安裝太陽能電池約3億平方米，裝機(jī)容量約為40GW，簡單測算每千瓦的光伏電站發(fā)電是1度電，可以年發(fā)電量在4億度電，每家每戶如果可以按一天用五度電來算，大概可以供八千萬個(gè)家庭使用，什么概念？現(xiàn)在對北京這種超大型的城市來說，大概有2100萬的人口相當(dāng)于3個(gè)北京、4個(gè)北京，所以說建筑上，建筑一體化未來的前景還是非常光明的。

最后想跟大家說的是我們未來的建筑是什么樣的呢，建筑節(jié)能，德國的大學(xué)就提出了一個(gè)正能量建筑的口號，他正能量建筑的三大目標(biāo)，一個(gè)是百分之百使用可再生能源，另外一個(gè)是可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的零排放，最后一個(gè)是降低能源的消耗，同時(shí)可以產(chǎn)生能源賣給電網(wǎng)，他在保證自己能源消耗的同時(shí)還可以生產(chǎn)能源。

下面是這組數(shù)據(jù)，推廣我們在做，也希望各個(gè)廠家有契合點(diǎn)的話可以聯(lián)合一起去做，推進(jìn)國內(nèi)的建筑節(jié)能往前發(fā)展，能跟上國際的步伐。我的分享就到這里，謝謝大家！