BIPV

BIPV即Building Integrated PV是光伏建築一體化。PV即Photovoltaic。BIPV技術是將太陽能發電（光伏）產品集成到建築上的技術。 現代化社會中，人們對舒適的建築環境的追求越來越高，導致建築採暖和空調的能耗日益增長。在已開發國家，建築用能已占全國總能耗的30%—40%，對經濟發展形成了一定的制約作用。

基本介紹

• 中文名：光伏建築一體化
• 外文名：Building Integrated PV
• 簡寫：BIPV
• 概念：將太陽能發電產品集成到建築上

安裝形式

BIPV建築光伏的多樣形式

可以說BIPV適合大多數建築，如平屋頂、斜屋頂、幕牆、天棚等等形式都可以安裝。

平屋頂，從發電角度看，平屋頂經濟性是最好的：1、可以按照最佳角度安裝，獲得最大發電量；2、可以採用標準光伏組件，具有最佳性能；3、與建築物功能不發生衝突。4、光伏發電成本最低,從發電經濟性考慮是的最佳選擇。

斜屋頂，南向斜屋頂具有較好經濟性：1、可以按照最佳角度或接近最佳角度安裝，因此可以獲得最大或者較大發電量；2、可以採用標準光伏組件，性能好、成本低；3、與建築物功能不發生衝突。4、光伏發電成本最低或者較低，是光伏系統優選安裝方案之一。其它方向（偏正南）次之。

光伏幕牆，光伏幕牆要符合BIPV要求：除發電功能外，要滿足幕牆所有功能要求：包括外部維護、透明度、力學、美學、安全等，組件成本高，光伏性能偏低；要與建築物同時設計、同時施工和安裝，光伏系統工程進度受建築總體進度制約；光伏陣列偏離最佳安裝角度，輸出功率偏低；發電成本高；為建築提升社會價值，帶來綠色概念的效果。

光伏天棚，光伏天棚要求透明組件，組件效率較低；除發電和透明外，天棚構件要滿足一定的力學、美學、結構連線等建築方面要求，組件成本高；發電成本高；為建築提升社會價值，帶來綠色概念的效果。

光伏瓦，光伏瓦採用柔性的薄膜太陽能晶片與高透光玻璃相結合，替代各類傳統屋面瓦，美觀與高效發電性能的一體化新型發電瓦，形成新一代發電屋面瓦。

優勢

效果案例

幕牆：國家電網北方呼叫中心大樓

國家電投大廈

廣東河源華僑城

屋頂：雲南大屯紅河灣屋頂

麗江漢瓦農戶屋頂

建築美學

BIPV建築首先是一個建築，它是建築師的藝術品，其成功與否關鍵一點就是建築物的外觀效果。在BIPV建築中，我們可通過相關設計將接線盒、旁路二極體、連線線等隱藏在幕牆結構中。這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會影響建築物的外觀效果，達到與建築物的完美結合，實現建築大師們的構想。

建築採光

對建築物來說光線就是靈魂，其對光影的要求甚高。BIPV建築是採用光面超白鋼化玻璃製作的雙面玻璃組件，能夠通過調整電池片的排布或採用穿孔矽電池片來達到特定的透光率，即使是在大樓的觀光處也能滿足光線通透的要求。當然，光伏組件透光率越大，電池片的排布就越稀，其發電功率也會越小。

安全性能

BIPV組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕牆的三性實驗要求和建築物安全性能要求，因此需要有比普通組件更高的力學性能和採用不同的結構方式。在不同的地點，不同的樓層高度，不同的安裝方式，對它的玻璃力學性能要求就可能是完全不同的。

BIPV建築中使用的雙玻璃光伏組件是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠片複合太陽能電池片組成複合層，電池片之間由導線串、並聯匯集引線端的整體構件。鋼化玻璃的厚度是按照國家建築規範和幕牆規範，通過嚴格的力學計算得出的結果。而組件中間的PVB膠片有良好的粘結性、韌性和彈性，具有吸收衝擊的作用，可防止衝擊物穿透，即使玻璃破損，碎片也會牢牢粘附在PVB膠片上，不會脫落四散傷人，從而使產生的傷害可能減少到最低程度，提高建築物的安全性能。

安裝方便

BIPV建築是光伏組件與玻璃幕牆的緊密結合。幕牆在我國發展三十年以來，各種幕牆形式都具有了比較成熟的設計和安裝技術。構件式幕牆施工手段靈活，主體結構適應能力強，工藝成熟，是目前採用最多的結構形式。單元式幕牆在工廠內加工製作，易實現工業化生產，降低人工費用，控制單元質量，從而縮短施工周期，為業主帶來較大的經濟效益。雙層通風幕牆系統具有通風換氣，隔熱隔聲，節能環保等優點，並能夠改善了BIPV組件的散熱情況，降低了電池片溫度，減少了組件的效率損失，降低熱量向室內的傳遞。BIPV建築簡單來說，就是用BIPV光伏組件取代普通鋼化玻璃，其結構形式基本上同傳統玻璃幕牆能夠相通。這就使得BIPV光伏組件的安裝具有深厚的技術基礎和優勢，完全能夠達到安裝方便的要求。

壽命長

普通光伏組件封裝用的膠一般為EVA。由於EVA的抗老化性能不強、使用壽命達不到50年，不能與建築同壽命而且EVA發黃將會影響建築的美觀和系統的發電量。而PVB膜具有透明、耐熱、耐寒、耐濕，機械強度高等特性，並已經成熟套用於建築用夾層玻璃的製作。國內玻璃幕牆規範也明確提出“套用PVB”的規定。BIPV光伏組件採用PVB代替EVA製作能達到更長的使用壽命。

此外，在BIPV系統中，選用光伏專用電線(雙層交聯聚乙烯浸錫銅線)，選用偏大的電線直徑，以及選用性能優異的連線器等設備，都能延長BIPV光伏系統的使用壽命。

綠色環保

BIPV建築物能為光伏系統提供足夠的面積，不需要另占土地，還能省去光伏系統的支撐結構;太陽能矽電池是固態半導體器件，發電時無轉動部件，無噪聲，對環境不會造成污染;BIPV建築可自發自用，減少了電力輸送過程的費用和能耗，降低了輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰期，BIPV系統除可以保證自身建築內用電外，在一定條件下還可能向電網供電，舒緩了高峰電力需求，具有極大的社會效益;還能杜絕由一般化石燃料發電所帶來的嚴重空氣污染，這對於環保要求更高的今天和未來極為重要。

建築設計

光伏組件的力學性能

作為普通光伏組件，只要通過IEC61215的檢測，滿足抗130km/h(2，400Pa)風壓和抗25mm直徑冰雹23m/s的衝擊的要求。用做幕牆面板和採光頂面板的光伏組件，不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕牆的三性實驗要求和建築物安全性能要求，因此需要有更高的力學性能和採用不同的結構方式。例如尺寸為1200mm×530mm的普通光伏組件一般採用3.2mm厚的鋼化超白玻璃加鋁合金框線就能達到使用要求。但同樣尺寸的組件用在BIPV建築中，在不同的地點，不同的樓層高度，以及不同的安裝方式，對它的玻璃力學性能要求就可能是完全不同的。南玻大廈外循環式雙層幕牆採用的組件就是兩塊6mm厚的鋼化超白玻璃夾膠而成的光伏組件，這是通過嚴格的力學計算得到的結果。

建築的美學要求

BIPV建築首先是一個建築，它是建築師的藝術品，就相當於音樂家的音樂，畫家的一幅名畫，而對於建築物來說光線就是他的靈魂，因此建築物對光影要求甚高。但普通光伏組件所用的玻璃大多為布紋超白鋼化玻璃，其布紋具有磨砂玻璃阻擋視線的作用。如果BIPV組件安裝在大樓的觀光處，這個位置需要光線通透，這時就要採用光面超白鋼化玻璃製作雙面玻璃組件，用來滿足建築物的功能。同時為了節約成本，電池板背面的玻璃可以採用普通光面鋼化玻璃。

一個建築物的成功與否，關鍵一點就是建築物的外觀效果，有時候細微的不協調都是不能容忍。但普通光伏組件的接線盒一般粘在電池板背面，接線盒較大，很容易破壞建築物的整體協調感，通常不為建築師所接受，因此BIPV建築中要求將接線盒省去或隱藏起來，這時的旁路二極體沒有了接線盒的保護，要考慮採用其他方法來保護它，需要將旁路二極體和連線線隱藏在幕牆結構中。比如將旁路二極體放在幕牆骨架結構中，以防陽光直射和雨水侵蝕。

普通光伏組件的連線線一般外露在組件下方，BIPV建築中光伏組件的連線線要求全部隱藏在幕牆結構中。

建築結構與光伏組件電學性能的配合

在設計BIPV建築時要考慮電池板本身的電壓、電流是否方便光伏系統設備選型，但是建築物的外立面有可能是一些大小、形式不一的幾何圖形組成，這會造成組件間的電壓、電流不同，這個時候可以考慮對建築立面進行分區及調整分格，使BIPV組件接近標準組件電學性能，也可以採用不同尺寸的電池片來滿足分格的要求，以最大限度地滿足建築物外立面效果。另外，還可以將少數邊角上的電池片不連線入電路，以滿足電學要求。

巧妙利用太陽能的建築

太陽能為保護環境創造了有利條件，於是許多建築學家巧妙利用太陽能建造太陽能建築。

1、太陽能牆：美國建築專家發明太陽能牆，是在建築物的牆體外側裝一層薄薄的黑色打孔鋁板，能吸收照射到牆體上的80%的太陽能量。被吸入鋁板的空氣經預熱後，通過牆體內的泵抽到建築物內，從而就能節約中央空調的能耗。

2、太陽能窗：德國科學家發明了兩種採用光熱調節的玻璃窗。一種是太陽能溫度調節系統，白天採集建築物窗玻璃表面的暖氣，然後把這種太陽能傳遞到牆和地板的空間存儲，到了晚上再放出來；另一種是自動調整進入房間的陽光量，如同變色太陽鏡一樣，根據房間設定的溫度，窗玻璃或是變成透明或是變成不透明。

3、太陽能房屋：德國建築師塞多.特霍爾斯建造了一座能在基座上轉動跟蹤陽光的太陽能房屋。該房屋安裝在一個圓盤底座上，由一個小型太陽能電動機帶動一組齒輪，使房屋底座在環形軌道上以每分鐘轉動3厘米的速度隨太陽旋轉。這個跟蹤太陽的系統所消耗的電力僅為該房太陽能發電功率的1%，而該房太陽能發電量相當於一般不能轉動的太陽能房屋的兩倍。

五、BIPV（即光伏建築一體化）的最新政策

1、太陽能光電建築（BIPV）套用財政補助資金管理暫行辦法（財政部、住房城鄉建設部2009年3月26日頒布）

2、關於支持加快太陽能光電建築（BIPV）套用的政策解讀（財建[2009]128號，財政部2009年4月發布）

瑞士伯爾尼1MW光伏建築一體化

問題

雖然太陽能光伏建築一體化有高效、經濟、環保等諸多優點，並已在世博場館和示範工程上得以運用，但光伏建築還未進入尋常百姓家，成片使用該技術的民宅社區並未出現。這是由於傳統組件採用高壓直流側技術路線，20餘塊光伏板串聯一起，才能組成一個可以發電的組串，面對建築屋頂和立面的多樣性問題就比較突出，傳統組件技術開發的太陽能光伏建築一體化存有幾大問題。

一、造價較高　太陽能光伏建築一體化建築物造價較高。一體化設計建造的帶有光伏發電系統的建築物造價較高，在科研技術方面還有待提升。

二、成本高　太陽能發電的成本高。目前太陽能發電的成本是每度0.5~1.0元，比常規發電成本每度1元翻倍。

三、安全性差　採用高壓直流，電壓1000V，對建築物構成很大的安全隱患。

四、不防火 傳統光伏組件技術採用高壓直流，容易產生直流拉弧，板子封裝背面為有機材料，容易燃燒。屋面牆面因為建築造型設計，容易對組件形成陰影遮擋，導致熱斑，熱斑導致光伏組件故障和著火。

近年來，我國太陽能光伏技術得到了長足的發展，從使用於邊遠農村的帶蓄電池的獨立發電系統，發展為適用各類建築使用的併網光伏發電系統;太陽能電池組件也從單一的發電功能，發展為與建築構件功能相結合。太陽能光伏技術正從示範工程套用逐步向工程化規模套用發展。

我國安裝規模

前瞻《2013-2017年中國光伏建築一體化(BIPV)行業發展前景與投資戰略規劃分析報告》中的數據顯示：2012年，我國的光電建築套用示範項目總計128個，總裝機容量約為227MW，補助資金為12.87億元。其中，山東省總裝機容量最大超過26MW，補助金額為15243萬元。

行業競爭情況

目前，德國、法國及日本等已開發國家的BIPV技術已進入相對成熟期，而我國尚處於起步階段，市場化程度不高，國內僅個別企業掌握了研發、生產BIPV組件產品的核心技術並有能力幫助用戶設計、安裝該組件。因此，國內BIPV市場尚處於外資企業與國內少數企業的壟斷競爭狀態。

國內已具備先發優勢的BIPV項目的生產企業主要分兩類：一類是光伏電池組件生產商;另一類是已進入光電幕牆領域的傳統建築幕牆工程服務商或擁有傳統幕牆建築經驗的企業。

行業盈利情況

BIPV的整個產業鏈共分為三部分：上游(光伏電池生產企業)、中游(BIPV系統集成商)、下游(光伏投資商)。從整個產業鏈分布的情況看，中游的BIPV系統集成服務有望成為利潤最豐厚的環節。

市場需求前景

中國發展綠色建築將有效帶動新型建材、新能源、節能服務等產業發展，有望撬動超過萬億元的綠色市場規模。目前中國帶有綠色建築評價標識的建築總面積不足4000萬平方米，未來發展綠色建築空間巨大。

2012年以來，我國已發布了關於推廣金太陽、長江中下游及北方地方建築節能改造、可再生能源建築套用等多個檔案，預計2020年前，我國用於節能建築項目的投資將至少達到1.5萬億元。