光電建筑是光伏應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，光電建筑一體化融合提出了建筑物產(chǎn)生能源的新概念，既節(jié)約寶貴的資源，又改變了傳統(tǒng)的能源應(yīng)用的方式，讓能源獲取更便捷，能源使用更加清潔。光電建筑一體化是各國(guó)緩解能源危機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。

光伏發(fā)電

我們已真真切切地感受到環(huán)境與能源危機(jī)對(duì)人類生存與發(fā)展的威脅——以資源與環(huán)境為代價(jià)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不可持續(xù)。中國(guó)作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的人口大國(guó)，發(fā)展可再生能源是解決能源問(wèn)題的唯一出路。而在眾多可再生能源發(fā)電技術(shù)中，太陽(yáng)能的綠色環(huán)保價(jià)值不容置疑。

太陽(yáng)能與建筑結(jié)合是讓太陽(yáng)能成為建筑的一個(gè)有機(jī)組成部分，把已經(jīng)成熟的太陽(yáng)能技術(shù)產(chǎn)品真正融入到建筑中去，是打造低碳、節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑重要方式�！肮怆娊ㄖ�一體化”就是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與建筑結(jié)合，創(chuàng)造了建筑設(shè)計(jì)的新概念，開(kāi)拓了建筑電氣設(shè)計(jì)的一個(gè)新領(lǐng)域。

節(jié)能減排重要途徑

“光伏發(fā)電與建筑物集成”（BIPV）的概念在1991年被正式提出。太陽(yáng)能光伏建筑一體化技術(shù)即將太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品集成或結(jié)合到建筑上的技術(shù)。

BIPV不但具有外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能，同時(shí)又能產(chǎn)生電能供建筑使用。光伏與建筑一體化是利用太陽(yáng)能讓“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念。

“光電建筑是光伏應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，光電建筑一體化融合提出了建筑物產(chǎn)生能源的新概念，既節(jié)約寶貴的資源，又改變了傳統(tǒng)的能源應(yīng)用的方式，讓能源獲取更便捷，能源使用更加清潔�！比珖�(guó)工商聯(lián)新能源商會(huì)常務(wù)副秘書長(zhǎng)史利民說(shuō)。

他提到，發(fā)展光電建筑一體化技術(shù)過(guò)程中，必須在常規(guī)建筑設(shè)計(jì)中注入生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的理念。建筑本身是藝術(shù)，而PV系統(tǒng)與建筑的整合讓建筑外觀更加具有魅力。建筑中光伏構(gòu)件的使用不僅很好地利用了太陽(yáng)能，極大地節(jié)省了建筑對(duì)能源的使用，而且還豐富了建筑立面、頂面的結(jié)構(gòu)形式。

光電建筑一體化是各國(guó)緩解能源危機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。由于各國(guó)的土地資源有限，集中式的電站規(guī)模正在萎縮，而更大的建筑載體，包括屋頂和地面資源有著更好的應(yīng)用空間。中國(guó)新能源建筑產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席司海健說(shuō)：“以中國(guó)為例，光電建筑一體化的發(fā)電規(guī)模，可與火電、核電的總規(guī)模相當(dāng)，該發(fā)電方式對(duì)能源利用、環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)將不可估量�！�

在4月中旬舉行的中國(guó)新能源建筑產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第二屆會(huì)員大會(huì)上，參會(huì)人員的一致意見(jiàn)是要將新能源和建筑的結(jié)合進(jìn)行到底，其中主要的應(yīng)用形式就是建筑一體化。為了帶動(dòng)幾萬(wàn)家企業(yè)行動(dòng)這一大事業(yè)，中國(guó)新能源建筑產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預(yù)計(jì)在年內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：第一，形成以工商建筑為基礎(chǔ)的分布式電站網(wǎng)絡(luò)，緩慢助力新能源登上歷史的舞臺(tái)；第二，有效降低中國(guó)建筑能耗占據(jù)社會(huì)能耗的比例，讓建筑變被動(dòng)節(jié)能為主動(dòng)節(jié)能，真正煥發(fā)綠色升級(jí)。

如何應(yīng)用

其實(shí)對(duì)于發(fā)展光電建筑一體化，國(guó)家能源局給出過(guò)明確的定義：在用電側(cè)直接建設(shè)光伏電站，單個(gè)裝機(jī)容量不超過(guò)6兆瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

光伏建筑如何實(shí)現(xiàn)光伏材料在建筑上的應(yīng)用？

從光伏電池設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，光伏電池主要有三種形式：晶體硅電池、非晶硅的薄膜電池、柔性薄膜電池。

“晶體硅電池有很多不同的質(zhì)感和色彩，不同的顏色和質(zhì)感會(huì)給建筑提供一定的機(jī)理；非晶硅薄膜電池材質(zhì)比較均勻，色彩豐富，更接近于玻璃，在建筑使用過(guò)程中，相對(duì)比較容易；柔性薄膜電池更適合使用于異型與弧型的結(jié)合面，同時(shí)重量也比較輕�！眹�(guó)家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心副總建筑工程師曾雁從專業(yè)角度評(píng)價(jià)道。

常見(jiàn)的安裝位置主要有四種方式，其中三種為普通的光伏組件，坡屋頂直接安裝、平屋頂直接安裝、在屋面上平行安裝；第四種則用到建材型新組件，作為屋頂?shù)牟牧�，安裝在平面上，代替建筑材料。

在適當(dāng)?shù)奈恢眠x擇適當(dāng)?shù)慕M件，保證發(fā)電效率尤其重要。曾雁以晶體硅電池舉例：“外界溫度一旦超過(guò)25攝氏度，晶體硅電池每功率的損失近千分之四，鑲嵌式的安裝通風(fēng)差，組件升溫快；立面架空安裝時(shí)，由于通風(fēng)條件比較好，功率損失就比較少。這種發(fā)電效率高但與建筑結(jié)合比較差的組件，安裝時(shí)主要從以建筑美觀為主還是以發(fā)電為主兩個(gè)角度決定形式的選擇�！�

“裝機(jī)容量有限，且在并網(wǎng)的時(shí)候，改變了電網(wǎng)的既有負(fù)荷，使電網(wǎng)的管理變得更為復(fù)雜，這是光電建筑一體化的難題所在�！痹�雁也道出了光電建筑的困境。
抓關(guān)鍵要素

合理的光電建筑一體化，要有適當(dāng)?shù)慕M件以及合適的屋頂。光伏組件技術(shù)日益發(fā)展的同時(shí)，“優(yōu)秀的屋頂資源并不多�！鄙虾�亞澤新型屋面系統(tǒng)股份有限公司副總經(jīng)理應(yīng)曉捷說(shuō)。

屋頂做光伏電站的載體，包含兩個(gè)要素：存量屋頂和增量屋頂。

存量屋頂是在已有建筑上附加光伏的功能，“由于在設(shè)計(jì)初期沒(méi)有考慮到光伏電站，新增荷載都會(huì)造成隱患”。

已有屋頂采用材料的使用年限和光伏電站的壽命嚴(yán)重不符合也是制約因素之一。應(yīng)曉捷說(shuō)，大多數(shù)光伏電站使用壽命達(dá)到25年以上。

“如果屋頂和電站在設(shè)計(jì)前期沒(méi)有在一個(gè)水平上考慮問(wèn)題，兩者的結(jié)合則可能出現(xiàn)滲漏或引發(fā)安全問(wèn)題，這是我們存在的主要問(wèn)題�！睉�(yīng)曉捷說(shuō)。

此外，由于導(dǎo)線布置不合理而埋下火災(zāi)隱患，一旦出事故，將對(duì)整個(gè)光伏電站造成嚴(yán)重的破壞。

屋頂產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題，也是光電建筑一體化待解難題。不管是合同屋頂管理還是租賃模式，屋頂產(chǎn)權(quán)方發(fā)生變化之后都會(huì)對(duì)投入方造成一定的損失�！案淖児夥�分布式的方式就顯得尤為重要。”應(yīng)曉捷說(shuō)。

針對(duì)問(wèn)題，解決方案也在不斷被探索�！拔覀儽M量在增量屋頂上做文章�！睉�(yīng)曉捷回應(yīng)，增量屋頂?shù)奶攸c(diǎn)是新建建筑從設(shè)計(jì)開(kāi)始就將光伏和建筑結(jié)合在一起，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為建筑的一種體系進(jìn)入建筑領(lǐng)域，納入建設(shè)工程基本建設(shè)程序，同步設(shè)計(jì)、施工、后期管理，使其成為建筑有機(jī)組成部分的一種工程。

“我們?cè)诮ㄖ�設(shè)計(jì)初期能夠考慮到后期要設(shè)計(jì)光伏電站的配套設(shè)施等，保證我們?cè)�先建筑的結(jié)構(gòu)安全。我們可以在設(shè)計(jì)初期選擇耐腐性更強(qiáng)的屋頂建筑材料，以符合光伏電站20多年的使用壽命，在前期把可能存在的問(wèn)題規(guī)避掉。”應(yīng)曉捷說(shuō)。

“國(guó)家電網(wǎng)公司在分布式光伏的并網(wǎng)的技術(shù)、政策方面都作出了很大努力，來(lái)促進(jìn)國(guó)內(nèi)分布式光伏的發(fā)展�！敝袊�(guó)電科院新能源所分布式新能源發(fā)電技術(shù)室副主任何國(guó)慶說(shuō)，“隨著分布式光伏裝機(jī)容量越來(lái)越大，需要從技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)這些角度完善相應(yīng)的保障，從而提出更高的技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，來(lái)提高分布式光伏的并網(wǎng)的友好性，促進(jìn)分布式光伏與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。”