太阳能光伏建筑一体化概论论文完整打印版

太阳能光伏建筑一体化概论论文完整打印版内容摘要：

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。 10 (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。 （ 9） 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。 光伏建筑一体化的缺点 虽然太阳能光伏建筑一体化有高效、经济、环保等诸多优点，并已在世博场馆和示范工程上得以运用，但光伏建筑还未进入寻常百姓家，成片使用该技术的民宅社区并未出现。 这是由于太阳能光伏建筑一体化存有两大问题 ： 一是太阳能光伏建筑一体化建筑物造价较高。 一体化设计建造的带有光伏发电系统的建筑物造价较高，在科研技术方面还有待提升。 二是太阳能发电的成本高。 目前太阳能发电 的电价 是每度 45元，比常规发电成本每度 1元翻倍。 三是太阳能光伏发电不稳定，受天气影响大，有波动性。 这是由于太阳并不是一天 24小时都有，因此如何解决太阳能光伏发电的波动性，如何储电也是亟待解决的问题。 四是在这方面的人才缺 乏。 11 四． BIPV 在国内外 的 发展状况 BIPV 国外发展状况 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 2020 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 CO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。 2020年 2月 5日，美国能源部公布了美国太阳能计划（ SAI 20202020） ,其要点如下： 1 美国太阳能计划将重点支持最能有效降低成本、提高效率 以及提高 光伏可靠性的生产过程和产品的研究开发项目； 2 将在 2020财政年度投资 ，其中 光伏预算，聚光太阳能热发电 890万美元； 3 美国太阳能计划将对以光伏工业为向导的研究开发目予 以投资，从而降低成本扩大本国的光伏产量； 4 美国太阳能计划还对拥有从实验室向商业化过度潜力的新型光伏电池公司给以支持，通过能源部 投资、 NREL 和 Sandia 国家实验室的支持使得新一代光伏电池在 2020年以后走向市场化。 并使其成本逐步下降到5~15美分 /KMH。 美国太阳能计划支持下的光 伏发电成本具有具体曲线； 5 美国太阳能计划支持消除非技术性障碍，包括：技术标准、技术规范、产品认证和技术培养； 6 美国太阳能计划将促进美国各州电力公司建立伙伴合作关系，制定相关法规和激励政策以促进太阳能应用的推广； 7 促进太阳能热发电的技术开发、批量生产和扩大项目规模。 12 美国联邦政府虽然没有 通过具体的法令，但有 20多个州政府或议会通过了相关法令，强制推行政府的可再生能源政策。 在电价方面，美国的一些州采用可避免成本的计算方法，确定可再生能源的电价。 由于可避免成本是相对常规能源确定的，因此不同可再生能源技术得到电价一样；还有些州制定了按净用电量收费的方法，相当于按照销售电价确定可再生 能源电价。 这种价格的形成机制与固定价格相类似，其效果也大同小异。 欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶计划，计划于 2020 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 2020 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。 德国 2020年颁布的可再生能源法，其主要特点是“固定上网电价”政策。 关于光伏发电的主要内容： 1 电网公司全额收购光伏发电上网电量，并以 欧分 /KWH 支付给开发商上网电价； 2 在固定的时间范围内，享受固定的上网电价； 3 新建光伏发电的平均每月需要多支付 20欧分的电力支出。 与《可再生能源法》相配套的还有银行贴息贷款的政策。 德国的政策性银行—德国复心开发银行设立了可再生能源投资专项或、额度，为可再生能源项 目融资 提供方便。 对安装光伏发电系统提供贷款支持； 1 国家补贴的长期低息贷款； 2 贷款期： 10年、 12年、 15年、 20年、甚至 30年，头 2年、 3年或 5年不用尝还； 3 固定利率至少 10年。 在这些政策的支持下，德国还实施了“十万光伏屋顶计划” ，德国政府认为光伏发展计划已经取得了完全的成功。 尽管“十万屋顶计划”已经在 2020年结束，但在德国的光伏 屋顶的建设却还没有因此而停顿， 20202020年仍然有大幅度的增长。 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 2020 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 13 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 2020 年安装 5000MW 屋顶光伏发电系统。 日本实行的是用户补贴政策。 用户补贴即对消费者进行补贴。 这种补贴也不是一成不变的，它随着市场的发展和技术的进步而进行调整。 安 装光伏发电系统是进行工程补贴，这一补贴逐年减少，从最初补贴 50%,分十年逐渐减少，到第十年是补贴减到零， 2020年以后，日本屋顶光伏 发电系统的补贴已经没有了。 除了光伏系统的安装补贴外，还允许光伏发电系统“逆流”向电网馈电，意味着电力公司以同等电价购买光伏系统的发电量，这类似于美国的《净电量计量法》。 日本的普通电价原本很高，相当于每千瓦时 ；而预计光伏发电系统价格将从 2020年的大约 /kw 下降到 2020年的 /kw。 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。 BIPV 在国内的发展状况 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。 2020 年上海奉贤建成 lOkW 建筑一体化并网发电系统，该系统实现了自动化的管理。 2020 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。 2020 年建成的北京市大兴区天普工业园的一幢建筑面积 8000m2 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， 14 于 2020 年 8 月建成， 目前已经进入运行。 2020 年 8 月，由深圳市政府投资、中科院北京科诺伟业公司承建的 1MW 太阳能光伏电站在深圳国际园林花卉博览园内建成发电。 该电站采用与市电直接并网的运行方式，是目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站。 该电站总容量 1000kW，光伏组件总面积 7660m ，年发电能力约为 100 万 kWh，相当于每年可节省标准煤约 384t，年减排 CO2 约 170 余 t，减排 SO2 约 7． 68t。 与常规能源发电比较，并网光伏发电系统的运行、维护费用很低，节约了运营成本。 2020 年 4 月，我国拥有自主知识产权的西部最大的乌鲁木齐“ 3x20kW 并网光伏发电站”成功并网运行。 它是在建筑物朝阳表面铺设太阳能光伏发电组件，能直接将吸收的太阳能转化为电能，并通过逆变并网装置与常规电网实现高品质电能的双向传输。 2020 年上海提出了 10 万个屋顶安装光伏发电系统计划，随即，江苏也提出了 1万屋顶光伏并网发电工程。 15 五 . BIPV 的经济 、环境及 市场 前景 分析 BIPV 的经济 分析 在社会实践中，人们进行的所有实践活动，都是为了取得一定的效 益 ， 以满足人们生产和生活的需求，这是人类社会实践所遵循的一个重要原则。 只是由于各类活动的不同，人们取得效益的 形式也不同。 主要从两个角度去考察其经济效益：一是在一定的人力、物力、财力的条件下，如何科学的管理、合理调配而使之充分发挥作用，更好地满足既定目标的要求，得到更好的效果，即得到最佳的“成果”，产出最大。 二是在确保满足既定的 目标前提下，通过技术的进步、优化组合而使在或的效益 的过程中所花费的消耗最少，即付出最少的“耗费”，投入最少。 换言之，任何一种社会实践，要获得有用的成果，创造物质财富，都必须花费一定的代价，消耗一定的人力，物力和资金，付出劳动耗费。 1997 年 ，我国太阳能电池发电成本高达 200 元 /千瓦时； 20 世纪 80 年代，我国光伏 工业开始起步，太阳能电池发电成本降至 40元 /千瓦时至 45元 /千瓦时；到 2020 年底，我国单晶硅太阳能电池发电成本为 42 元 /千瓦时至 47 元 /千瓦时，非晶硅太阳能电池发电成本为 23 元 /千瓦时至 25 元 /千瓦时。 2020 年，我国太阳能电池的成本为 10 元 /千 瓦时至 75 元 /千瓦时。 到 2020 年，我国太阳能光伏电池的发电成本将会降到 1 元 /千瓦时左右，达到或接 近发电成本价格。 国内最大兆瓦级太阳能 光伏电站 —— 上海崇明前卫村太阳能光伏电站等多个太阳能光伏和风电项目的上网电价于 2020 年 8 月中旬获得国家发改委批复核定。 核定内蒙古鄂尔多斯伊泰集团 205 千瓦太阳能聚光光伏电站和上海崇明前卫村太阳能光伏电站上网电价为每千瓦时 4 元（含税）。 据称，崇明县前卫村兆瓦级太阳能光伏 发电站的年上网电量，以三口之家每年用电 1500 千瓦时计算，可供约 715 户市民家庭使用 1 年。 不过，价格仍是太阳能发电普及的一个瓶颈。 上海市电力公司 2020 年表示，太阳能发电成本约为每度 7 元，是普通电力的 10倍。 但随着国产光伏电池技术水平提高，成本下降，太阳能发电可望在上海郊区和长三角地区逐步推广。 而此次发改委核准的该项目上网电价为每千瓦时 4 元，显示该项目的发电成本亦在逐步降低。 16 我国自上个世纪 80 年代光伏工业起步以来，太阳能电池成本持续下降，到 2020 年，我国太阳能光伏发电成本有望降至 1 元 /千瓦时（ KWh）左右，达到或接近常规发电成本。 随着世界电子技术的突飞猛进，太阳能电池的产量逐年递增。 财政部 2020年对太阳能光电建筑应用示范的补助标准确定为 20元 /瓦，占目前系统成本的近 50％。 补助后发电成本降低至 1 元 /度，大大增强光电竞争力。 2020 年补助标准原则上定为 20 元 /瓦，具体标准将根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素分工业开始起步，太阳能电池发电成本降至40 元 /千瓦时至 45 元 /千瓦时；到 2020 年底，我 国单晶硅太阳能电池发电成本为 42 元 /千瓦时至 47 元 /千瓦时，非晶硅太阳能电池发电成本 为 23 元 /千瓦时至25 元 /千瓦时。 2020 年，我国太阳能电池的成本为 10 元 /千瓦时至 75 元 /千瓦时。 到2020 年，我国太阳能光伏电 池的发电成本将会降到 1 元 /千瓦时左右，达。