自工業(yè)革命以來,隨著人類活動日益頻繁及社會快速發(fā)展,由二氧化碳排放引起的全球氣候變化已成為人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。因此“控碳”、“低碳”的呼聲越來越高。
2020年,中央經濟工作會議也將做好“2030年碳達峰”“2060年碳中和”工作列為2021年八大重點任務之一。太陽能光伏技術、風力發(fā)電技術等可再生能源利用作為“低碳”技術代表,正在被廣泛應用。在商業(yè)建筑領域,光伏技術尤其受到關注。
本文將介紹一種將光伏與建筑結合的應用技術——BIPV(Building Integrated Photovoltaic),也被稱作為光伏建筑一體化。
BIPV——光伏建筑的展望
光伏發(fā)電是利用“光生伏特效應”將光能直接轉換成電能的一項技術,具有能源質量高、能源清潔、不受資源分布地域限制等特點。建筑行業(yè)作為“排碳大戶”,其低碳轉型的重要一環(huán)便是使用可再生清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源。BIPV作為一種將光伏與建筑結合的前沿技術,普遍被行業(yè)認為是未來光伏產業(yè)的主流發(fā)展方向。
一、光伏發(fā)電的飛躍式發(fā)展
太陽能是人類取之不盡、用之不竭的清潔能源,也被大家稱為“黃金電”。在過去幾年中,作為最受關注的新能源類型,光伏發(fā)電在技術上突破了層層壁壘,從剛開始的集中式大型光伏電站,到如今普及至商用、民用獨立光伏發(fā)電設備,光伏發(fā)電技術的成熟也使其可應用場景更加多元化。
此外,得益于光伏晶硅類、薄膜類原材料價格的下降及制造工藝上的提升,光電轉換率得到大幅提高,度電成本下降幅度也十分可觀。英國三大股票經紀商之一的伍德麥肯茲預計,中國將在2026年實現光伏發(fā)電和傳統(tǒng)燃煤發(fā)電成本持平。
二、聚焦BIPV,綠建化迎來全新發(fā)展
“十一五”規(guī)劃之后,我國就將大廈的綠建化以及智能化減排當作重中之重。相關行業(yè)也一直在向“碳中和”的目標努力。實現低碳樓宇的關鍵一環(huán)便是“能源替換”,改變傳統(tǒng)樓宇用電方式,從而實現樓宇電力“自產自用”,來達到可持續(xù)化運營。其中,太陽能光伏技術在建筑中的應用在近幾年發(fā)展勢頭十分強勁。
光伏與建筑結合主要分為兩種方式:光伏方陣與建筑的結合(BAPV),例如在屋頂上安裝光伏系統(tǒng);光伏方陣與建筑的集成(BIPV),應用包含光電瓦屋頂、光電幕墻、光電采光頂和光電遮陽板等。
相比于BAPV是將光伏設備安裝于建筑表面,BIPV是一種將光伏組件集成在建筑上的技術。
BIPV能將光伏方陣融于建筑,成為整體外部結構的一部分,提高建筑整體利用率。因此在外觀、穩(wěn)定性、安全性和節(jié)能性等方面都具有明顯優(yōu)勢。
具體應用方面,以光伏幕墻在樓宇中的應用為例,BIPV一般采用半透明薄膜類光學玻璃材料,將傳統(tǒng)幕墻與光伏組件結合,其兼具發(fā)電、美觀、透光的作用。
通過將組件粘貼在玻璃上,鑲嵌于兩片玻璃之間,電池可將光能轉化成電能。其中的關鍵就是太陽能光電池技術,它利用光電效應使半導體材料或電解液中的電子移動,從而產生電壓。
以北京世園會中國館為例,作為世園會標志性建筑,其幕墻工程由江河幕墻承建,光伏發(fā)電系統(tǒng)由中清能承建。中國館采用的龍焱碲化鎘薄膜電池發(fā)電技術在保證40%透光率的同時能夠維持年發(fā)電量約8.3萬度,等同于200多萬只日光燈連續(xù)工作1小時的電量,相當于每年減少二氧化碳排放約70.5噸。
三、BIPV技術成為光伏能源企業(yè)聚焦點
光伏行業(yè)中的龍頭企業(yè)例如隆基股份、東方日升、天合光能、晶科能源和英利等都將BIPV納入企業(yè)規(guī)劃中,來延伸、完善產業(yè)鏈,進行產業(yè)升級。
光伏企業(yè)——英利集團早在2005年便踏上了BIPV的探索之路。在那個連光伏都沒有普及的年代,英利集團將保定“越秀大酒店”改造成了亞洲第一座太陽能發(fā)電五星級酒店,成為了中國低碳建筑的標桿。
“單晶王者”隆基股份在2020年完成了“隆頂”產品的下線及市場推廣,收購國內金屬圍護行業(yè)龍頭——森特股份 27.25%的股權,計劃結合森特股份在建筑屋頂設計、維護以及公司在 BIPV 產品制造上的優(yōu)勢,共同開拓大型公共建筑市場。
“隆頂”主要面向于工商業(yè)屋頂用戶,定位于裝配式BIPV產品;隆基的另一款BIPV產品“隆錦”,則是針對建筑外立面開發(fā)的屋面光伏產品。兩款產品的大力開發(fā)及推廣展現了隆基對進軍BIPV市場的決心。
光伏龍頭企業(yè)東方日升在BIPV技術上也推陳出新,于2021年2月推出了屋頂太陽能組件Titan S(小泰坦)系列,該系列產品在溫度系數,發(fā)電性能等方面具有顯著優(yōu)勢,可廣泛應用與居民屋頂及工商業(yè)屋頂。被網友們評為“真正的黑科技”。
結語
隨著光伏技術的高速發(fā)展,光伏電池轉換效率的提升以及度電成本的下降,BIPV的市場規(guī)模將進一步擴大。為實現碳中和這一大目標,布局BIPV也將成為新能源企業(yè)的重要一環(huán)。光伏和建筑行業(yè)的跨界融合將為兩個傳統(tǒng)行業(yè)注入新鮮血液。
基于中國碳中和頂層設計,建筑行業(yè)積極推進低碳轉型的背景下,億歐智庫正在撰寫《2021中國商業(yè)建筑碳中和實施路徑研究報告》,該報告目前正在開題階段。
責任編輯: 李穎