基本介紹
- 中文名：太陽能光電建築套用
- 第一位：就是要和建築一體化
- 套用：太陽能屋頂
- 特點：調節太陽能電板與太陽光之間朝向
一體化起源,分類,套用現狀,市場,
一體化起源
早在1839年，法國科學家貝克雷爾（Becqurel）發現，光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差。這種現象後來被稱為“光生伏打效應”，簡稱“光伏效應”。1954年，美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次製成了實用的單晶矽太陽電池，誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術。
20世紀70年代以後，隨著現代工業化發展，化石能源正在一天天減少，碳排放量對環境的危害日益突出，全球約有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，其中太陽能以其獨有的優勢，成為人們關注的焦點。太陽輻射能是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%，每年發電量可達5.6×1012千瓦小時，相當於世界上能耗的40倍。正是由於太陽能的這些獨特優勢，20世紀80年代後，太陽能電池的種類不斷增多，套用範圍日益廣闊，市場規模逐步擴大。
迄今為止，光伏發電經歷了漫長的發展過程：① 從天上到地面：主要是1973年第一次石油危機，太陽電池從主要作為空間電源向地面套用發展；② 從獨立系統到併網發電：從環保角度出發，由於少用或不用化學蓄電池，併網光伏發電系統比離網的獨立光伏系統更科學和環境友好；③ 從屋頂系統到與建築結合或光伏建築一體化：從單純的將光伏組件安裝在屋頂上，發展成為太陽電池組件作為建築材料的一部分。
光伏發電系統與建築結合的早期形式主要是“屋頂計畫”，這是德國率先提出的方案和具體實施的。德國和我國的有關統計表明，建築耗能占總能耗的三分之一，光伏發電系統最核心的部件就是太陽電池組件，太陽電池組件通常是一個平板狀結構，經過特殊設計和加工，完全可以滿足建築材料的基本要求。因此，光伏發電系統與一般的建築結合，即通常簡稱的光伏建築一體化應該是太陽能利用最佳形式。
從簡單的使用和安裝太陽電池板，到現在能夠把太陽電池板和建築進行比較好的結合，使得太陽能光伏發電得到更廣闊的發展空間，“光伏發電與建築物集成化”（Building- integrated photovoltaics）的概念在1991年被正式提出，是將太陽能利用設施與建築有機結合，利用太陽能發電組件替代建築物的某一部分，把建築、技術和美學融為一體，相互間有機結合，取代了傳統太陽能的結構所造成的對建築的外觀形象的影響。利用太陽能設施完全取代或部分取代傳統的玻璃幕牆，可減少成本，提高效益。目前，世界上只有德國、西班牙、日本、葡萄牙等少數國家擁有這種建築。
在我國，光伏建築一體化是在2006年9月30日深圳太陽能學會年會上首次提出，並有8個單位作報告，介紹他們在建築物的設計中，用電池片取代房瓦和外牆裝修的人造石板，並統一安排建築物和光伏發電系統一體化設計，使光伏系統合理分布在房頂和牆體中，取得了顯著降低光伏建築造價的效果。當時的說法是，可以在一體化設計中，消化掉光伏系統增加的成本，這是一個意義重大的概念突破。在這次會議上，建築領域的代表介紹了光伏建築相關的另一個重要概念，“零能耗建築”，一旦光伏建築的發電量達到能夠滿足住戶生活需求。則稱之為“零能耗建築”。
分類
目前太陽能光電建築套用主要分為兩種：
太陽能獨立發電系統建築套用
可以實現與常規電力進行切換，從而實現在太陽能發電系統發電量不足的情況下，改由常規電力供電。太陽能電池板產生的直流電力通過逆變器轉變為交流電，然後向用電負荷供電，同時多餘的電量又通過控制器向蓄電池組充電。在無日照的情況下，通過逆變器由蓄電池向用電負荷供電，當蓄電池的電力不足時，自動切換到常規電力，由常規電力給用電器提供電能。該太陽能發電系統主要由太陽能電池組件、太陽能電池支架、控制器、逆變器、蓄電池組等組成。整個系統全自動運行無需人工管理。
太陽能光伏併網發電建築套用
太陽能電池板產生的直流電力通過逆變器轉變為交流電, 不經過蓄電池儲能 , 直接通過併網逆變器 , 把電能送上電網 .效率更高，穩定性更好，經濟性更優，有利於城市內推廣套用。
“太陽能家用發電系統”從1KW-50KW逐一划分，不再單純的講每天只發1度電-50度電，而是根據客戶在實際使用過程中，每天的用電時間，用電高峰的峰值功率，照明設施，電器設施的負載特性來選擇控制器，逆變器，蓄電池的各項技術參數。並且輸出的220V交流電全部採取隔離處理，即使家中老人或小孩因不小心觸摸到220V電力時也不會發生電擊，不會對人體造成任何損傷，這樣不僅提高了整套系統的安全性，也提高了整套系統的經濟價值。
套用現狀
太陽能建築在中國已經歷了幾十年的發展。最初的太陽能建築為中國五六十年代的太陽房，主要採用被動技術，通過被動設計滿足人們的基本需求。現在，太陽能技術除被動技術外，還發展了主動技術，這主要表現在太陽能光熱利用和太陽能光電利用兩個方面。光熱利用主要是用於採暖和製冷，根據利用溫度的高低分為高溫利用、中溫利用和低溫利用。工程供熱主要是太陽能高溫利用，日常的生活熱水供應主要是低溫利用。太陽能光電技術主要是利用單晶矽或多晶矽將光能轉化為電能，一般用於太空梭、空間站或邊遠地區。太陽能建築的光電利用，主要是用來實現太陽能照明。
太陽能光熱技術在中國的套用非常廣泛，具有良好的產業化和商業化基礎。而太陽能光電技術，由於其較高的成本，還未像光熱那么普及。
中國太陽能建築發展環境日趨良好。在中國，1998年5月29日簽署加入《京都議定書》，2006年12月1日批准施行《可再生能源法》，2007年8月31日發布《中國可再生能源中長期發展規劃》，2008年4月1日正式實施《節約能源法》，2008年10月1日開始實施《建築節能條例》。“節能減排”、“節能省地”成為建築行業點擊率最高的詞語之一。這一切都在向人們昭示：中國的房屋建設及其能源問題已成為中國社會的全局問題，太陽能建築在中國的發展逐漸受到社會各界的廣泛關注。
目前，江蘇、山東、河北、海南、雲南等省，北京、上海、深圳、大連等市已經在新建12層以下居住建築以及辦公建築、學校、醫院、賓館等公共建築中開始強制推行太陽能熱水系統，因此，套用太陽能熱水系統完全可以成為國家層面的建築節能強制要求，從而讓50%或65%的建築節能目標包含更多的內涵。
在中國太陽能與建築一體化技術已基本成熟的條件下，太陽能與建築一體化是中國太陽能利用行業發展的必然趨勢。中國政府對CO2減排國際義務的承諾和科學發展觀的落實，以及不斷加強的建築節能全民意識和日益成熟的房地產市場環境，促進了建築節能完整利益鏈與市場化運行機制的形成，為建築利用太陽能提供了良好機遇。可以肯定，未來的建築市場將是節能減排的市場，太陽能建築將迎來快速發展的春天。
市場
新政開啟光電建築一體化市場
2012年，受歐盟、美國對中國光伏企業“雙反”調查影響，中國光伏企業大面積虧損，光伏產業面臨著生死存亡的危機。為挽救中國光伏產業，商務部發起對韓國、美國、歐盟光伏產品“雙反”調查，同時商務部、國家能源局、財政部、工信部、國家電網公司、眾多銀行機構聯合發起對中國光伏產業的扶持政策。
2012年10月26日，國家電網發布了《關於做好分散式光伏發電併網服務工作的意見》。自11月1日起，國內分散式光伏發電項目將可享受全程免費的併網服務。該服務的適用範圍包括“位於用戶附近，所發電能就地利用，餘量上網，以10千伏及以下電壓等級接入電網，且單個併網點總裝機容量不超過6兆瓦。”根據測算，該範圍能涵蓋所有的屋頂和光電建築一體化項目。
商務部、國家能源局、財政部、工信部等四部委和36家銀行機構代表在河北保定召開秘密會議，開始討論中國光伏產業未來發展方向。會上，各部委人士基本達成一致，對光伏企業“保大棄小”，增強競爭力。
國家能源局出台《促進我國光伏產業發展的指導意見》、《分散式光伏發電示範區實施辦法和電價補貼標準》等政策，對分散式光伏電價補貼主要內容包括：所有分散式光伏發電項目，包括自發自用和余電上網部分，都可以獲得0.4-0.6元/度的補貼。
業內人士預計：“如果把中國現有屋頂的15%-20%安裝上太陽能，將會有10萬億的市場。”
