黄祝连：光电建筑发展现状及实施路径探究

2022年12月18日，中国建筑科学研究院环能科技太阳能应用研究中心高级工程师、中国光伏行业协会光电建筑专委会副秘书长黄祝连受邀在由中国建设科技出版社“谈材说料”主办的“建设领域新能源转型系列论坛：光伏走进建材”线上会议上作了题为“光电建筑发展现状及实施路径探究”的讲话，从光电建筑的发展现状、政策梳理、实施路径等三个角度向大家分享了自己的看法。

全球的光伏新增装机量目前仍然处于一个高速增长的阶段。2021年全球光伏新增装机容量为170GW，较2020年的127GW增长了25%，创造了一个新的历史记录。中国光伏行业协会预测，2022年全球光伏新增装机量在195～240GW。在今年1～10月份的数据发布以后，全球各大机构又重新预测2022年的全球光伏新增装机容量，将保守预测从195GW提升到 205GW，将乐观预测从240GW提升到250GW，平均增长了10GW左右。中国光伏市场作为全球最大光伏市场的地位不会改变。

那么，国际和国内光电建筑应用分别是怎样的发展趋势呢？

据2019年国家能源署光伏项目组（IEA—PVPS） 预测，目前欧洲光电建筑市场增长200～300MW/年，全球光电建筑市场增长约为1GW/年。我国既有建筑在600亿㎡左右，如果六分之一的建筑表皮可以安装光伏，那么光伏的安装面积可达100亿㎡，年发电量为1.5万亿kWh/年；新建建筑每年新增光伏装机潜力为1.2亿㎡/年，每年新建光伏系统的年发电量为180亿kWh/年。从2019年到2022年，光电建筑作为光伏行业的新兴应用场景，处于市场爆发增长阶段，光电建筑市场潜力巨大，前景广阔。

据国家能源局发布的统计数据，2022年1～10月份，国内光伏新增装机58.24GW，同比增长98.7%。2022年上半年，分布式新增19.65GW，同比增长125%。地面光伏电站新增11.23GW，同比增长110%。我国光伏市场已经形成三足鼎立的态势。

光电建筑是建筑实现碳中和重要途径

2022上半年，国家能源局、国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部等部委发布了一系列利好政策支持光伏产业发展，为光伏产业健康有序发展打下了良好的政策基础。

在政府的政策支持和光伏企业、协会的大力宣传下，现在有很多工商业电站被建立起来。

在分布式光伏中，有80%以上的分布式光伏新增装机容量与建筑相关。据统计，截至2022年6月底，全国累计太阳能光电建筑应用装机量约55GW，光电建筑应用面积占既有建筑约3%，当前以工商业屋顶应用为主。这是受工商业用电量大、用电成本高、且在白天用电峰值比较突出的特点影响，工商业安装光伏的投资收益比较高。工商业电价一般在1元左右，而光伏的用电成本在0.1～0.15元，可以持续收益20年。

光电建筑实施路径

光伏材料分为附加型、构件型和建材型三种。附加型是指在平屋顶、坡屋面上顺坡架空安装光伏、与墙面平行安装光伏的形式。该形式可以根据用户需要灵活布置，采用常规组件即可实现，结合度低，安装简便；构件型是指光伏组件与建筑构件组合或一体化构造，如根据建筑要求定制、由组件构成的雨篷或遮阳板，兼顾建筑整体造型、遮雨遮阳等特定功能、安全性、美观等要求，还要保证组件发电效率；建材型是指与玻璃等建筑材料复合在一起，组成建筑构件或建筑材料，如光伏瓦、光伏玻璃幕墙、光伏采光顶等组件充当屋面、墙面材料，具有保温、防水、隔断、隔声等功能，而建筑物应具备节能、美观等特性。

光电建筑是以与坡屋面集成、墙面集成、平屋面集成，光伏窗、平屋面安装、光伏遮阳板的实施路径实现的。

以光伏屋面和光伏幕墙为例，光电建筑的光伏屋面主要有三种实施形式：一是附加式，将组件架设在构造层上，和屋顶独立，开放式构造、安装简单，原始屋顶须保留完整的防水层和保护层；二是替代式，即用组件替代屋顶外侧的保护层，融合在构造层中，组件需要保证较齐整的形状，具有较好的密闭性和防水构造；三是整合式，组件具备建筑屋顶的全部功能及建材特点，能够取代建筑屋顶。

光伏幕墙目前比较常见的有四种实施方式：一是干挂式，指在建筑的防水层外侧安装龙骨，再用挂件将组件安装在龙骨上；二是构件式，将中空玻璃的外侧换成包裹组件的玻璃，其他结构没有改变；三是单元式，由众多独立的单元体组合而成，单元可在工厂内加工组装后直接吊装；四是呼吸式，两道幕墙，内幕墙为明框幕墙、活动窗、开有检修门，外幕墙采用有框幕墙或点支承玻璃幕墙，组件一般整合在外幕墙中，夹在两层玻璃板之间。

建筑和光伏行业的深度融合

想要实施一个光电建筑项目，首先要做总体定位，也就是想要将其打造成一个什么样的建筑。

例如中国建筑科学研究院空调所的改造项目，定位是将其打造成老旧建筑新型光伏一体化改造的典型样板。它既是光电建筑，也是零能耗、零碳建筑（既有建筑被动式节能改造+高性能建筑光伏系统），是既有建筑的更新（探索现代化光电技术与历史风貌的有机融合），也是在线实施、自行设计及施工，施工期间不妨碍空调楼现有职工办公。

在整体规划与设计时，要注意建筑与所在园区日照、视觉、色调、防眩光等一致性要求；建筑屋面、立面外表皮的光伏阵列与主体外观形态保持协调、美观；建筑光伏阵列本体无遮挡，不降低相邻建筑的日照标准。

一个好的光电建筑设计项目，要考虑结构与安全性问题，包括房屋、场地及环境条件的勘察与安全性评估；结构设计、结构材料、耐久性、安装部位的构造及强度；光伏阵列自重、风荷载、雪荷载、检修荷载和地震影响；防水层与保温层的连续性等，不能破坏原有的防水层和保温层。

最后业主单位、项目施工单位一定要对所有项目进行工程的检测与验收，包括前期的资料检验，以及结构、电气、防火等方面的检验；对整个光电建筑太阳能光伏系统的发电性能、消纳情况、减碳量进行检验；对光电建筑的关键设备进行进场复验，这样才能保证整个光伏系统进场后能保持长效收益。

本文原载于《中国建材报》12月26日1版