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光伏建築一體化離不開系統性設計

BIPV有望迎來更廣闊的發展空間,但其不僅是建築,還是一個發電系統,只有將二者巧妙融合,讓產品兼具建築和光伏的特性,才能真正推動BIPV技術和功能全面提升。

“要積極穩妥推進碳達峰碳中和,深入推進能源革命,就要發展分散式建築光伏系統。”日前,在中國(無錫)國際新能源大會暨展覽會2022中國光伏建築一體化(BIPV)論壇上,無錫市住房與建設局黨委副書記、副局長李先光表示,透過利用可再生能源提升建築發電能力,是建築領域實現“雙碳”目標的重要途徑。

作為碳排放的主要來源之一,建築領域的節能降碳是光伏行業近年的重點研究課題。在國家和地方層面釋出一系列鼓勵和指導政策的背景下,業界一致認為, BIPV有望迎來更廣闊的發展空間,但其不僅是建築,還是一個發電系統,只有將二者巧妙融合,讓產品兼具建築和光伏的特性,才能真正推動BIPV技術和功能全面提升。

新建築應安裝光伏系統

無錫極電光能科技有限公司產品經理包旭翔表示,目前,解決建築能耗與碳排放問題主要分為三個階段,第一個階段是降低建築物的耗能;第二個階段是在節能的同時,讓建築物自發地產能,打造零能耗建築物;第三個階段是實現建築物的增能,建設正能量的建築物。

包旭翔認為,光伏元件有一定的建材基因,是眾多可再生能源技術路線中可以與建築相融共生的技術,元件的建築語言具備多元化影響建築師創作理念的能力。“另外,從我國建築的經濟性和產能效率來看,屋面光伏技術應用是最佳選擇。”

早在2019年,國家發改委在《產業結構調整指導目錄》中就將太陽能建築一體化元件設計與製造、BIPV部品部件列入鼓勵類產業。2021年9月,住建部發布《建築節能與可再生能源利用通用規範》(以下簡稱《規範》),對建築領域碳排放指標提出明確要求,同時要求新建建築應安裝太陽能系統,太陽能系統應做到全年綜合利用,根據使用地的氣候特徵、實際需求和適用條件,為建築物供電、供生活熱水、供暖或(及)供冷。據悉,《規範》已於今年4月正式實施。

“上海、浙江等地隨後也釋出了相關鼓勵和指導檔案。浙江提出力爭到2025年,省內新建公共機構建築、新建廠房屋頂光伏覆蓋率達到30%。目前,上海新報建的建築圖紙要附帶光伏。”江蘇天合智慧分散式能源有限公司BIPV技術負責人程強介紹。

產品建築功能尚待提升

在上述背景下,券商對未來BIPV市場做出了積極預測——到2025年,BIPV裝機規模將突破1000萬千瓦。而多位光伏企業高管認為,這一預測過於保守。“另有預測顯示,到2030年,BIPV裝機規模有望達到6150萬千瓦,BIPV在分散式光伏市場的滲透率將會達到87。3%。”包旭翔稱。

“BIPV發展前景極為廣闊,建築與光伏兩個行業的融合,對光伏建築一體化發展至關重要。從業者不僅要從建築看光伏,還要從光伏看建築,從設計院和施工單位的角度看待光伏建築一體化,重視防腐、防風、防水、抗老化等問題,真正推動BIPV全面提升。”李先光表示。

不過,提升BIPV產品的建築功能是目前光伏企業面臨的挑戰。

“BIPV的概念與BAPV相對,BAPV是指在現有建築上安裝光伏。兩者區別很大,雖然元件的壽命都是在25-30年左右,但每半年或一年就需要檢測BAPV系統的聯結器,在全生命週期還可能需要更換相關部件。而在BIPV系統中,發電器件在幕牆裡面,要及時做好接頭的檢測和更換比較困難。”龍焱能源科技(杭州)有限公司太陽能設計研究院院長鄒積凱表示。

“從目前BIPV施工圖審查及竣工驗收情況看,節能和消防是重點。雖然元件原材料為不燃材料,但其作為發電器件有連線線,電纜為可燃材料。在降低消防風險上還需要光伏企業不斷探索。”協佳電力工程設計有限公司設計部主任徐亮說,“此外,BIPV產品構造較複雜,多以機械連線的方式,風振作用或溫度作用下,導水槽容易產生機械錯動及偏位,造成滲水和漏水情況。”

融合亟待系統性設計

中國BIPV聯盟副秘書長卞水明指出,建築設計過程對光伏產業提出了新的要求。此前光伏企業更關注產品轉換效率、發電量的提升,而BIPV產品是光伏和建築的融合,只有兼顧和平衡兩者之間的關係,才能讓其發展得更快更好。

上述《規範》也特別明確,太陽能建築一體化應用系統的設計應與建築設計同步完成。在既有建築上增設或改造太陽能系統,必須滿足建築結構的安全性要求。

“BIPV並非分散式能源系統中錦上添花的存在,而要發揮雪中送炭的作用。”隆基綠能產品管理中心BIPV研發總監張松強調,BIPV首先必須是一個合格的建築產品,發電只是附加屬性。“這就需要從建築屬性出發拓展和延伸相關技術,只有參考建築的標準和規範,才能提升產品可靠性。”

對此,光伏企業提出,

要從源頭出發統籌好設計工作。

鄒積凱表示,在傳統建築設計過程中,各部分割裂情況較明顯,往往是設計師提出方案後,幕牆設計院、電氣設計院、景觀設計院再進行調整最佳化。“光伏融入建築後,懂光伏的不懂建築,懂建築的不懂光伏,所以一開始就需要各部門聯合起來,做好系統性設計工作。”

張松表示,BIPV產業的發展,不能僅依靠一家公司或幾家公司,而需要全產業鏈、供應鏈,以及光伏、建築企業形成合力,共同推進技術發展和迭代,讓潛在市場真正成為可以開發的市場。

文 | 本報記者 董梓童

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見習編輯 | 李澤民

中國能源報

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