太陽(yáng)能建筑一體化分析

1、太陽(yáng)能建筑一體化分析能源系統(tǒng)之間的交互性、相互依賴性正在增加，能源系統(tǒng)和其他系統(tǒng)例如建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的整合集成也在增加。能源系統(tǒng)集成包括效率分析、設(shè)計(jì)和這些交互的控制，以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、社會(huì)方面的相互依賴性。從多種途徑和角度聚焦于能源系統(tǒng)的優(yōu)化，我們能更好的理解和利用潛在的協(xié)同效益，增加可靠性和性能，減少費(fèi)用，減少環(huán)境影響。本文將從太陽(yáng)能建筑一體化原則、存在的問(wèn)題、行業(yè)發(fā)展前景等多方面進(jìn)行探討，并給出相應(yīng)的建議。一、太陽(yáng)能建筑一體化應(yīng)用原則太陽(yáng)能建筑一體化不是簡(jiǎn)單的相加，而是根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的總體要求，將光熱、光電作為建筑的一種體系進(jìn)入建筑領(lǐng)域，納入建設(shè)工程基

2、本建設(shè)程序，同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收，與建設(shè)工程同時(shí)投入使用。同步后期管理，使其成為建筑有機(jī)組成部分的一種理念、一種設(shè)計(jì)、一種工程的總稱。其應(yīng)考慮以下原則。1.1光熱(1)采用建筑光熱一體化技術(shù)的建筑所在區(qū)域應(yīng)具備利用太陽(yáng)能的自然和場(chǎng)地條件。(2)其設(shè)計(jì)應(yīng)納入建筑規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)，統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑物的使用功能、建筑學(xué)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、氣象條件、介質(zhì)供應(yīng)條件，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇其形式、構(gòu)造和材料。(3)其立面分格宜與室內(nèi)空間組合相適應(yīng)，不應(yīng)影響室內(nèi)功能和視覺(jué)，應(yīng)與建筑外觀形式協(xié)調(diào)。(4)宜與建筑供水、供暖和供熱水體系一體化設(shè)計(jì)建設(shè)。(5)太陽(yáng)集熱器要求

3、南向安裝，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用建筑的屋面、屋脊、南立面、女兒墻、陽(yáng)臺(tái)、雨蓬等進(jìn)行集熱器的布置與安裝。(6)光熱系統(tǒng)中的設(shè)備及介質(zhì)的總重量，應(yīng)納入幕墻和建筑主體結(jié)構(gòu)計(jì)算的荷載之中。(7)太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，充分考慮客戶使用、施工安裝和維護(hù)要求，符合節(jié)約用地、節(jié)約用水、環(huán)境保護(hù)等有關(guān)規(guī)定。1.2光伏(1)綠色建筑設(shè)計(jì)理念：太陽(yáng)能建筑一體化設(shè)計(jì)應(yīng)以不損害和影響建筑的效果、結(jié)構(gòu)安全、功能和使用壽命為基本原則；同時(shí)建筑具有獨(dú)特的美學(xué)形式，PV板的比例和尺度與建筑的功能相吻合，PV板的顏色和肌理與建筑的整體風(fēng)格相統(tǒng)一。(2)傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與太陽(yáng)能工程技術(shù)的集成：將光伏應(yīng)用技術(shù)納入建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程，

4、以達(dá)到建筑設(shè)計(jì)美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的要求，巧妙地將光伏系統(tǒng)的各個(gè)部件融入建筑之中一體設(shè)計(jì)，使太陽(yáng)能系統(tǒng)成為建筑組成不可分割的一部分，達(dá)到與建筑物的完美結(jié)合。(3)全過(guò)程協(xié)同控制：要發(fā)展光伏與建筑集成化系統(tǒng)，必須與建筑材料、建筑設(shè)計(jì)、建筑施工等相關(guān)方面緊密配合，共同努力，才能成功。(4)與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的智能結(jié)合：建筑光伏系統(tǒng)集成在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中時(shí)，要考慮綠色建筑的保溫、通風(fēng)、采光、遮陽(yáng)技術(shù)要求，同時(shí)考慮光伏系統(tǒng)的特性，使各個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同效益最大化。(5)生命周期內(nèi)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析：從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合考慮建筑光伏系統(tǒng)的建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本、外部效益。1.3太陽(yáng)能與建筑一體化適用對(duì)象(1)適用于

5、新建綠色建筑，與建筑同步設(shè)計(jì)、施工。(2)適用于民用、工業(yè)建筑，包括各種建筑結(jié)構(gòu)類型。(3)適用于進(jìn)行建筑節(jié)能改造、綠色建筑改造項(xiàng)目。二、存在的問(wèn)題及建議2.1光熱目前持續(xù)不景氣的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境，調(diào)控依舊嚴(yán)格的房產(chǎn)市場(chǎng)等客觀因素都給整個(gè)光熱行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了諸多的不利，另外城市建筑太陽(yáng)能一體化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸也限制了其在大中型城市的推廣應(yīng)用。但十二五期間綠色城區(qū)、綠色建筑的快速發(fā)展，能效等級(jí)的落地實(shí)施，節(jié)能惠民補(bǔ)貼的政策等利好消息也在振奮著行業(yè)不斷向前發(fā)展。中國(guó)是世界上生產(chǎn)太陽(yáng)能熱水器集熱面積最大的國(guó)家，但是，目前中國(guó)的太陽(yáng)能熱水器只是太陽(yáng)能光熱技術(shù)的初級(jí)階段，普通住宅使用的太陽(yáng)能熱水器還只適用于農(nóng)

6、村及小城鎮(zhèn)市場(chǎng),在大中城市的多高層建筑應(yīng)用還存在規(guī)劃設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)等諸多問(wèn)題，具體在太陽(yáng)能建筑一體化應(yīng)用方面，仍然存在較大的系統(tǒng)集成技術(shù)瓶頸，如建筑一體化中的太陽(yáng)能平板技術(shù)的研發(fā)、太陽(yáng)能中溫水替代常規(guī)能源的技術(shù)、太陽(yáng)能高溫水熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用等，將是未來(lái)中國(guó)太陽(yáng)能光熱行業(yè)的發(fā)展新趨勢(shì)。傳統(tǒng)太陽(yáng)能光熱行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)主要集中在價(jià)格戰(zhàn)領(lǐng)域，很多企業(yè)熱衷于炒作概念，缺乏實(shí)質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)，國(guó)內(nèi)正在經(jīng)歷一場(chǎng)行業(yè)洗牌格局，太陽(yáng)能光熱行業(yè)由價(jià)格戰(zhàn)向技術(shù)戰(zhàn)轉(zhuǎn)型成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，一些企業(yè)通過(guò)技術(shù)戰(zhàn)的形式，站在太陽(yáng)能光熱行業(yè)的國(guó)際前沿技術(shù)角度，不斷研發(fā)創(chuàng)新出最先進(jìn)的技術(shù)，從而引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)

7、的快速轉(zhuǎn)型，并整體構(gòu)建中國(guó)太陽(yáng)能光熱行業(yè)的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。2.2光伏雖然光伏建筑一體化有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，并已在世博場(chǎng)館和多個(gè)示范工程上得以運(yùn)用，但此類建筑還未進(jìn)入尋常百姓家，成片使用該技術(shù)的民宅社區(qū)還很少見。這是由于我國(guó)光伏發(fā)電與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，總體上還存在相當(dāng)大的差距，這些差距表現(xiàn)在技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)。2.2.1技術(shù)方面晶體硅高效電池方面，國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家商業(yè)化效率已達(dá)20%以上，我國(guó)仍處于空白狀態(tài)；薄膜電池方面，非晶硅/微晶硅疊層電池和國(guó)際上有差距，國(guó)際上已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的碲化鎘薄膜和銅銦鎵硒薄膜電池，在我國(guó)還沒(méi)有商業(yè)化生產(chǎn)線；新型電池仍然沒(méi)有掌握國(guó)際上已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)電池、高

8、倍聚光電池、柔性電池的中試和生產(chǎn)技術(shù)，染料敏化電池也需要向?qū)嵱卯a(chǎn)品發(fā)展。在全光譜電池、黑硅電池等前沿技術(shù)研究方面，也與國(guó)際水平存在一定差距。光伏系統(tǒng)方面，在大型并網(wǎng)光伏電站、光伏微網(wǎng)、區(qū)域建筑光伏系統(tǒng)及光伏直流并網(wǎng)系統(tǒng)等光伏大規(guī)模利用的設(shè)計(jì)集成、關(guān)鍵設(shè)備、功率預(yù)測(cè)和并網(wǎng)技術(shù)方面與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平有一定差距，綜合利用方面還缺少經(jīng)驗(yàn)。另外在工程應(yīng)用方面，我國(guó)還沒(méi)有建立詳盡、完整、系統(tǒng)的太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)庫(kù)，沒(méi)有針對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)和利用資源普查、精查和分析評(píng)估；太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不完善，特別是建筑光伏一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程驗(yàn)收、光伏系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理規(guī)范；尚未建立綜合、長(zhǎng)效的光伏人才培訓(xùn)體系

9、；尚未建立適應(yīng)于光伏市場(chǎng)規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展的投融資體系和機(jī)制。2.2.2產(chǎn)業(yè)方面近幾年來(lái)，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都有相應(yīng)提高。但同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在很大差距，如太陽(yáng)能硅材料及關(guān)鍵配套材料國(guó)產(chǎn)化程度不高，品種不全。我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)?；嗑Ч枭a(chǎn)工藝研發(fā)及裝備制造仍處于起步階段，在生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、綜合利用等方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在明顯差距。我國(guó)太陽(yáng)電池關(guān)鍵配套材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也相對(duì)落后，一些關(guān)鍵配套材料，如銀漿、銀鋁漿材料、TPT背板材料、EVA封裝材料等還大量依賴進(jìn)口，必須加快技術(shù)研發(fā)，提高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵配套材料的國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)一步降低太陽(yáng)電池生產(chǎn)成本。光伏產(chǎn)業(yè)鏈存在上游

10、小、下游大的不平衡狀態(tài)，產(chǎn)品設(shè)備設(shè)計(jì)水平和制造能力落后。晶體硅電池部分關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備性能與國(guó)際先進(jìn)水平存在相當(dāng)差距，成套生產(chǎn)線自動(dòng)化程度低；薄膜電池的關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)線主要依靠進(jìn)口。缺乏國(guó)產(chǎn)化整線集成解決方案。這些差距跟研發(fā)基礎(chǔ)和工業(yè)基礎(chǔ)薄弱有關(guān)，企業(yè)通過(guò)引進(jìn)消化吸收能夠在段時(shí)間內(nèi)建立起現(xiàn)代光伏產(chǎn)業(yè)，但配套的專業(yè)材料和設(shè)備一時(shí)還跟不上。2.2.3建議要推進(jìn)太陽(yáng)能與建筑一體化建設(shè)，要完善政策法規(guī)，應(yīng)及時(shí)出臺(tái)有關(guān)的配套措施，加大對(duì)太陽(yáng)能和建筑一體化的政策支持力度。要通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿的作用，調(diào)動(dòng)開發(fā)商的積極性。加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，解決光伏電池與建筑結(jié)合的安全性和散熱性、光熱部件的安全性問(wèn)題，提供系統(tǒng)集成及智能化程

11、度，提高其經(jīng)濟(jì)效益。加強(qiáng)人才建設(shè)，培養(yǎng)大量相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)人才。由于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)涉及光學(xué)、電磁學(xué)、機(jī)械、建筑等學(xué)科，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能建筑一體化工程施工安裝人員的專業(yè)素質(zhì)要求都較高，專業(yè)人才的培養(yǎng)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。使用全壽命周期成本，對(duì)工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和社會(huì)評(píng)價(jià)。過(guò)去，我們?cè)谟?jì)算成本時(shí)沒(méi)有把對(duì)整個(gè)環(huán)境的破壞等算進(jìn)去，包括對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)還處于前期示范階段，經(jīng)濟(jì)效益可能一般，但社會(huì)效益會(huì)十分顯著，隨著社會(huì)的發(fā)展，這種技術(shù)的推廣規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)得到進(jìn)一步的提升，并發(fā)揮綜合效益，消費(fèi)成本會(huì)逐漸降低。使用全壽命周期低成本的太陽(yáng)能建筑，對(duì)改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源

12、、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、保障能源安全以及建立環(huán)境友好型社會(huì)都有重要意義。在其推廣過(guò)程，政府應(yīng)該給予相關(guān)的政策扶持。太陽(yáng)能本身是不需成本的，隨著技術(shù)難題的攻克，成本會(huì)越來(lái)越低。三、前景展望3.1中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略我國(guó)建筑面積每年以20億m2的速度增加，預(yù)計(jì)到2020年還將新增300億m2。從數(shù)量上講，建筑能耗已接近全社會(huì)總能耗的1/3，并且隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑能耗將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。加快可再生能源在建筑領(lǐng)域中的規(guī)?；瘧?yīng)用，是降低建筑能耗、調(diào)整建筑用能結(jié)構(gòu)的主要措施之一?？稍偕茉粗虚L(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中提出“建設(shè)與建筑物一體化的屋頂太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電設(shè)施，到2020年，全國(guó)建成

13、2萬(wàn)個(gè)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘?00萬(wàn)KW?！?009年財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)關(guān)于加快推進(jìn)太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見，明確提出“中央財(cái)政安排專門基金，對(duì)符合條件的光伏建筑應(yīng)用示范工程予以補(bǔ)助”，全面啟動(dòng)“太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”。2012年3月27日，中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部以國(guó)科發(fā)計(jì)2012198號(hào)印發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃，2012年9月13日，國(guó)家能源局印發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃。，關(guān)于加快推動(dòng)我國(guó)綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見(財(cái)建2012167號(hào))均將太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)作為重要方向和途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并給出了相當(dāng)?shù)恼邇?yōu)惠，通過(guò)產(chǎn)業(yè)投入、財(cái)政優(yōu)惠、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

14、建設(shè)來(lái)促進(jìn)中國(guó)的太陽(yáng)能建筑一體化的發(fā)展。3.2中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展2009年，中國(guó)GDP總量達(dá)到51.9萬(wàn)億元人民幣，GDP增長(zhǎng)率為7.8%；全社會(huì)固定資產(chǎn)投資完成36.5萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)20.6%；全年全國(guó)房地產(chǎn)開發(fā)投資7.2萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)16.2%；改革開放30年來(lái)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，為中國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能建筑一體化奠定了基礎(chǔ)。3.3中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展2012年，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器年生產(chǎn)量約為44730MW，比上年增長(zhǎng)約11%，根據(jù)太陽(yáng)能專業(yè)研究機(jī)構(gòu)Solarbuzz提供的數(shù)據(jù)，2012年中國(guó)光伏裝機(jī)容量約為4.5GW，較之2011年的2.89GW增長(zhǎng)55.7%。在2013年初的全國(guó)能源工作會(huì)議上，國(guó)家能源局確立了今年中國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)10GW的目標(biāo)，年初發(fā)布的國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃的通知(以下簡(jiǎn)稱規(guī)劃)，“十二五”光伏發(fā)電裝機(jī)容量目標(biāo)為21GW。中國(guó)光熱、光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為太陽(yáng)能建筑一體化的發(fā)展提供了強(qiáng)大的生產(chǎn)保障。3.4行業(yè)發(fā)展前景展望近年來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，而且隨著建筑節(jié)能減排、綠色建筑的快速發(fā)展，太陽(yáng)能建筑一體化的應(yīng)用迎來(lái)了春天。我國(guó)的建筑眾多，建筑構(gòu)造如果充分考慮環(huán)境能源技術(shù)并運(yùn)用既環(huán)保又能發(fā)電的太陽(yáng)能建筑組件，將會(huì)有力促進(jìn)太陽(yáng)能一體化建筑在我國(guó)的發(fā)展。借鑒歐洲、日本