太阳能光伏建筑一体化的发展现状与前景展望
褚玉芳1,2 张囡囡2,3 沈辉2,3
1 江西宜春学院物理科学与工程技术学院 2 中山大学太阳能系统研究所, 3 深圳市太阳能学会 摘 要:根据国内外发展趋势来看,光伏发电在城市推广利用的最佳形式就是与 公共电网并网并且与建筑结合:即光伏建筑一体化.本文首先对国外光伏建筑一 体化的发展现状进行了综述,并对技术的发展特点进行了分析和评估.此外,还 介绍了我们所完成的光伏建筑的几个典型工程事例,最后,结合我国的具体情况 提出了发展思路和具体建议, 以期望能对我国发展光伏建筑提供一些发展思路和 技术参考. 关键词:太阳电池;屋顶计划;光伏建筑一体化(BIPV)
1 太阳能光伏发电的发展趋势 太阳能光伏发电在城市推广利用的最佳形式就是与公共电网并网并且与建 筑结合:即光伏建筑一体化.至今为止,光伏发电经历了漫长的发展过程:从天 上到地面:主要是 1973 年第一次石油危机,太阳电池从主要作为空间电源向地 面应用发展;从独立系统到并网发电:从环保角度出发,由于少用或不用化学蓄 电池,并网光伏发电系统比离网的独立光伏系统更科学和环境友好;从屋顶系统 到与建筑结合或光伏建筑一体化: 从单纯的将光伏组件安装在屋顶上发展成为太 阳电池组作为建筑材料的一部分. 光伏发电系统与建筑结合的早期形式主要就是所谓的"屋顶计划" ,这是德 国率先提出的方案和进行具体实施的.德国和我国的有关统计表明,建筑耗能占 总能耗的三分之一,光伏发电系统的最核心的部件就是太阳电池组件,而太阳电 池组件通常是一个平板状结构, 经过特殊设计和加工完全满足建筑材料的基本要 求,因此,光伏发电系统与一般的建筑结合,即通常简称的光伏建筑一体化应该 是太阳能利用最佳形式.对于光伏建筑一体化的发展,德国首先是进行示范,然 后逐步推广,已经历了一个历时 15 年多的发展过程:从 1991 到 1995 年,实施 1000 光伏屋顶计划,并开始实施电网回收;从 1995 到 1998 年,为巩固和评估
阶段,进行技术与经验积累,并进而提出 10 万屋顶计划;到 2000 年,德国政府 制定"可再生能源法" ,而在 1991-2003 年,主要实施 10 万光伏屋顶项目,总共 安装 300 MW.到 2003 年秋天,10 万屋顶计划完成.德国政府为了进一步加快发 展光伏发电系统的推广,在 2004 又修正可再生能源法,制定了更加吸引私人投 资光伏补贴的计划(见表 1.1 和 1.2) ,到 2004 年底,德国一年就安装 600 MW 光伏发电系统.由于 2005-2006 年起期间,德国光伏迅猛发展,以至于最后统计 的 数 字 也 发 生 混 乱 . 如 德 国 太 阳 能 经 济 联 盟 BSW(der Bundesverband Solarwirschaft)统计:2005 年安装 750 MWp,2006 年安装 750 MWp,这样的话, 至今为止,德国总共安装并网光伏 2550 MWp;而 Photon 杂志社统计:2005 年安 装 912 MWp,2006 年安装 1150 MWp,那么德国总共安装并网光伏 3300 MWp.如 果按德国联邦环境部的计划:到 2020 年德国要总共安装并网光伏 10 GWp, 2006 年按保守的数字也已经安装了 2550 MWp,还有约 7.5 GWp,从 2006 年到 2020 年还有 14 年,那么按每年平均安装 540 MWp 即可达到目标,这对于德国来说或 按照德国目前的发展来看, 2020 年总共安装 10 GWp 的光伏系统应该不成问题. 到
表 1.1 德国并网光伏发电国家回收价格细则(2004) 系统类型 开阔地 屋顶 30 kW ≤ 100 kW >100 kW 建筑集成(BIPV) 30 kW≤ 100 kW >100 kW 0.624 0.596 0.590 0.574 0.546 0.540 回收价格(欧元/度) 0.457(基本数)
注释:补贴时间持续 20 年,但从 2005 年起每年 5%递减,如基本数到 2025 年为 0.156 欧元 /度,与电网电价基本一致.
表 2. 德国并网光伏发电国家回收价格细则(2007 年) 系统类型 开阔地 屋顶 ≤30 kW ＞30 ≤ 100 kW ＞100 kW 幕墙 ≤30 kW ＞30 ≤ 100 kW ＞100 kW 54.21 51.82 51.30 49.21 46.82 46.30 安装规模 补贴 (欧元/度) 37.96
在德国的带动下,世界各国特别是欧洲国家纷纷效仿德国政策,制定本国光 伏发展计划:如西班牙,意大利和韩国等也制定了本国的光伏并网补贴计划,见 下表: 表 3. 世界部分国家并网光伏发电国家回收价格细则(2005 年平均值) 国家 比利时 德国 法国 补贴(欧元) 0.45 0.55 0.15 时间持续(年) 20 20 20 补贴 0.30 在 Korsika 和在 海外 希腊 意大利 葡萄牙 西班牙 捷克 华盛顿州 加利福利亚州 韩国 0.49 0.45 0.44 0.42 0.20 0.43(美元) 0.50(美元) 0.58(176 SKW) 10 3 15 部件必须在当地生产 示范项目 20 20 15 25 0.57 在岛上 比较复杂的规定 备注 只在 Flandern

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