光伏屋顶:建筑领域新版图
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作者: 郝轶钢 李海毅
光伏太阳能和建筑的完美结合不仅可以广泛利用太阳能，降低电网用电负荷，更能充分利用建筑面积，减少新建光伏发电设施对土地的需求。在光伏发电和建筑结合最为紧密的欧洲地区，其主要国家近一段时间纷纷下调光伏补贴，造成了世界光伏产品第一出口大国中国的海外市场急剧萎缩。就在西方吃紧的同时，国家发改委一改此前遮遮掩掩的作风，在8月发布了国内光伏发电标杆电价。西方不亮东方亮，此举刺激中国光伏市场的同时也极大的点亮了光伏建筑一体化的前景。为此《中国科技财富》就太阳能建筑一体化的相关话题专访了中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院副主任何涛。
从“太阳能”到太阳能
建筑环境与能源研究院的主要工作是研究新能源或可再生能源产品如何和建筑匹配，从而节省建筑的耗能。据何涛介绍，“太阳能和地热能是建筑规模化应用的主要部分，太阳能主要是光伏和光热，客观地说在建筑上应用的比较好的是光热，主要是太阳能热水，在中国产量非常大，占了世界的70%，中国既是光热太阳能产品的生产制造大国，也是应用的大国”。光伏和光热不一样，光伏特征是“两头在外”。光伏在建筑上的应用，从2006年开始才走上快车道，不论是住建部还是建筑行业领域，越来越关注光伏的应用。尤其是金融危机爆发后，出口逐渐受到限制。“我们从2006年开始参与住建部和财政部牵头的‘可再生能源建筑应用示范工程’，这个工程中就包括光伏，国家拿出政策和补贴，在于继续拉动太阳能尤其是光伏在建筑上的应用，培养国内的市场”。
据了解，“可再生能源建筑应用示范工程”从2006年到现在一直在推进，2009年之前是以单个项目为单位申请，到了2009年之后是以城市为单位申请，将城市打包去申请光伏建筑应用，这说明光伏建筑一体化的范围成倍增加。之后，为了更好推动光伏应用，国家在“可再生能源建筑应用示范工程”中专门为太阳能光伏设计了一个项目，进行专门的补贴。依据结合程度的不同，补贴的金额也不一样，与建设结合程度比较好的（即构件化或建材化），1瓦补贴25元，最少的也有15元。一般一个光伏项目在几百千瓦，或者一两个兆瓦，一个项目的补贴在几百万到一两千万。“应该说到目前为止，住建部和财政部开展的这个示范力度比较大”。据何涛介绍，地热能和太阳能光热在建筑上的应用前期比较成熟，在这些方面研究院做了很多工作。随着国家示范工程的推进，从2008、2009年，研究院陆续接手一些光伏方面的工作，现在所做的主要是对国家示范工程做测试、评价和验收。因为国家给予示范工程的补贴，按照流程会先拨付一部分资金，剩余资金要等测试验收评价通过以后拨付，这样验收工作就显得尤其关键。验收指标主要包括示范工程完成量和运行性能是否和申报标准一致。随着国家开展大量的光伏应用示范工程，光伏发电迅速走入人们的生活。
可再生能源建筑应用评价标准即将出台
据何涛介绍，建筑环境与节能研究院正在编制“可再生能源建筑应用评价标准”，包括光伏、光热和地热。目前处在征求意见阶段，待年底报批。住建部主持建设了一个光伏检测平台，希望实现通过远程技术来检测、监控国家示范项目，把相关项目的实时数据收集起来，而这一标准的出台正是为了配合住建部的平台建设。将来国家示范工程的技术数据（包括节能的量和效率），可以集中发送到国家的数据中心实现实时监控。根据节能的量和运行的情况，便于国家掌握比较准确的目标性能。建立检测系统，积累相关数据，通过数据支持来协助国家制定下一步光伏政策。
据了解，该标准明确提出要检测哪些数据，用什么样的仪器设备，所用仪器设备要满足怎样的精度、准确度等要求，包括统一的测试方法。目的是希望能提供一个统一的衡量标准，以彰显说服力。目前来讲该标准重点关注的方向在太阳能和建筑结合应用方面。
政策引领光伏应用前进
据何涛介绍，光伏和建筑结合得比较好的国家是日本。国际上不论与建筑结合比较好的还是相对欠缺的国家，光伏建筑一体化最大的问题首先是“价格问题”，即价格太高；其次是并网技术有一定难度；再次就是在管理上或者政策上有一定难度。当然，政策上的难度一般还是要归于上网电价的设定方面，技术上的难度主要是光伏发电的品质不能够满足大电网的需求，毕竟大电网对电的品质有自身的要求。针对光伏建筑一体化的诸多难点，除了提高技术水平外，更主要的是在政策上予以引导扶持，为此各个国家结合本国国情纷纷制定了相应的产业政策。
鉴于上半年光伏产业的国际市场波动很大，国内不少光伏企业进军海外受阻，纷纷转向国内市场。此时，国家发改委发布的标杆电价真有种及时雨的味道。已经加快升温的国内光伏市场势必出现井喷。光伏建筑一体化覆盖领域包括一般住宅和公共建筑，目前国内市场，光伏在住宅上的应用不是很多，主要偏重于公共建筑，比如办公楼或者工厂厂房。据了解，现有的一些示范项目，解决建筑用电的额度还不大，一般来讲只能满足10-20%之间的用电需求。这一问题的产生，一方面是造价，都用光伏发电不太现实，另一方面受并网的限制，由于建筑用电的需求未必恒定在一个固定的数值上，如果太阳能光伏发电量设计过高，多余的发电就会造成浪费。因此，并网发电是很好的解决方式。
据介绍，日本在光伏建筑一体化并网发电方面有着明显的优势。日本的光伏建筑在实际应用中，用户未必直接用自己发的电，可能白天家里没人，或者用电很少，富余的电就发送到大电网上，晚上就直接用大电网的电。对大电网来说可再生能源进来了，整体上白天工业用电更多，实际上建筑屋顶的光伏发电用在了工业领域等其他功能上，这是算了一个总账。白天卖给大电网的电假如是一度两元，用大电网的电一度只有一元，这样发电户可能是赚钱的。反观中国在政策上就不是很到位，主要原因之一是多个部门参与，“九龙治水”，以至现在是“一事一议”，就事论事。不过，毕竟外国比中国开展光伏建筑一体化应用要早很多年，客观上有差距很正常。面对国外在光伏建筑一体化的成功经验，如何借鉴着实是个问题。事实上，国内在光伏建筑一体化项目上的国际合作很多，而中国领头的企业很多都有国际背景，在和建筑结合的技术上，不能说有很大的差距。何涛表示，“到底主要还是政策上，是否允许上网或者并网。毕竟国家电网是自成体系的，将光伏建筑考虑进来在管理上很麻烦”。因为问题的复杂性而止步不前，或许不是一个明智的考量，惟有不畏艰难，解决问题，才能开拓出新的出路。
蛋糕显现 变数陡增
根据发改委正在拟定的《可再生能源发展“十二五”规划》，光伏发电装机目标被确定为到2015年达1000万千瓦，到2020年达5000万千瓦。值得注意的是，到2015年，屋顶光伏电站规模为300万千瓦，到2020年则达2500万千瓦。截至2010年，屋顶光伏电站的装机规模约30万千瓦。目前，屋顶太阳能发电系统在国内的推广仍显不足。据了解，“金太阳示范工程”(90%项目为用户侧光伏发电项目，即屋顶太阳能电站)过去两年启动的近60万千瓦示范项目，截至目前只完成30万千瓦左右。“十二五”规划提出300万千瓦的装机目标，相当于在目前基础上增长9倍，而到2020年实现2500万千瓦的装机目标则相当于是目前规模的80多倍。
何涛认为，近年来国内屋顶光伏市场已逐步打开。随着政策支持的进一步加码，建设屋顶光伏电站，推广中小型光伏系统应用将逐渐成为产业发展的主流，相关的组件生产商和系统集成商将从中集中受益。2010年末，屋顶光伏占光伏总装机容量的28.8%，结合光伏“十二五”规划总装机容量的目标看，2015年光伏屋顶计划占比与目前基本持平，预计产业规模的复合增长率达到63.5%。而2015-2020年，屋顶光伏产业将成为整个行业的发展核心，其装机容量将达到总装机容量的一半，年均复合增长率达到52.8%。
据了解，当前市场的主流应用是属于包括单晶硅、多晶硅在内的第一代太阳能电池，从市场前景来看，属于第二代技术的薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面将比传统的晶体硅太阳能电池具有更加广阔的应用前景。薄膜太阳能电池简单的制造工序以及能耗相对较少的生产流程克服了光电转化效率相对较低以及寿命较短所带来的成本挑战。分析人士指出，屋顶太阳能发电项目的发展或将带来晶体硅和薄膜等光伏电池技术的市场调整。尽管晶体硅是目前行业主流，但由于薄膜电池柔韧性强的特质，其在BIPV建筑一体化等领域具有优势。加之薄膜电池成本相对较低，随着转换效率不断提升，未来薄膜电池厂家或将享受到更多的利好。
中国有大量的太阳能资源和应用空间，在房地产开发温度高居不下的今天，引入更多的节能思路或许是产业升级进一步发展的必须途径。
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