百色市光伏建筑一體化可行性初探

摘要：近年來，太陽能光伏建筑一體化（BIPV）技術受到廣泛的關注，也出現了大量的成功示范工程。本文結合BIPV的特點、發展進程，并從百色市的太陽能資源條件、建筑現狀以及能源形勢等入手，初步探討了百色市發展光伏建筑一體化應用技術的可行性。

關鍵詞：太陽能；光伏建筑一體化；可行性分析

0 引言

隨著我國工業化和城鎮化的加快和人民生活水平的提高，建筑用能迅速增加。建筑能耗被認為是全世界最主要的能源消耗之一[1]，發達國家建筑能耗一般占到社會總能耗的40%左右，中國的比例也在30%左右。太陽能被認為是未來最有發展潛力的新型能源[2]，在太陽能應用方式中，太陽能光伏發電系統是研究熱點，發展和推廣光伏建筑一體化(BIPV)技術對于優化能源結構、促進節能減排具有重要意義。

本文主要介紹了BIPV的特點及發展進程，并從廣西百色市的太陽能資源條件、建筑現狀以及能源形勢等入手，初步探討了在廣西百色地區實施BIPV的可行性。

1 光伏建筑一體化特點及發展歷程

1.1 光伏建筑一體化的特點

太陽能光伏建筑一體化（BIPV）技術是利用太陽能發電組件替代建筑的某一部分，把建筑、發電和美學融為一體，相互間有機結合，在建筑物的外圍護結構表面布設光伏陣列產生電力的一種綠色建筑形式[3]。

光伏建筑一體化系統分為獨立光伏系統和并網光伏系統。帶有蓄電池的可以獨立運行的PV系統是獨立光伏系統。并網光伏發電系統是與電網相連，并向電網饋送電力的光伏發電系統。從長遠的角度看，并網光伏發電系統更有優越性。因此，建筑物光伏市場正在從獨立發電系統轉向并網發電系統[3]。

1.2 BIPV系統在國內外的發展[4]

美國政府積極推進光伏建筑一體化項目的實施，有“百萬屋頂計劃”、“光伏建筑兩集計劃”等。國會也通過了“節約能源房屋建筑法規”等鼓勵新能源利用的法律文件；在經濟上也采取有效措施。因此，美國太陽能光伏建筑的發展極為迅速，處于世界領先地位，并在國內形成了完整的太陽能建筑產業化體系。

德國是世界上應用太陽能、實現太陽能建筑一體化的強國。有“光伏黑洞”之稱的德國，鼓勵居民住宅與公共建筑覆蓋光伏發電設備，其國內2005年一年安裝的太陽能電池組就占了2006年世界安裝總量的一半。1990年首先開始實施“一千屋頂計劃”，在私人住宅屋頂上推廣容量為1～5kW的互用聯網光伏系統。

日本很重視光伏和建筑相結合的技術。上個世紀90年代中期，日本政府制定了一個龐大的太陽能光伏發電“屋頂”計劃，預計在10～15年內，在日本民用住宅的屋頂上安裝戶用太陽能光伏發電系統，總裝機容量將達200MW。為此，一方面日本政府撥出80億日元巨資用于大規模生產太陽能光伏電池成本；另一方面政府資助一些大學、研究所和公司進行開發研究。如三洋電氣等公司還推出了多種非晶硅電池與建筑材料相結合的產品。

中國的太陽能光伏建筑起步較晚，比西方一些發達國家相對落后，但中國政府一直都在鼓勵應用諸如太陽能等的可再生能源。中國政府于2009年宣布對BIPV系統進行補貼，額度為20元/Wp，相當于補貼了BIPV工程建設費用的50%。據統計，截止1997年底，我國已完成并正常使用的太陽能光伏發電系統裝機容量為10～15MW，2010年，京滬高鐵上海虹橋站太陽能電站正式并網發電，總裝機容量為6688kW，是目前世界上最大的單體建筑光伏一體化應用項目。

我國政府拉動光伏產業和自主創新的政策日臻完善，各方利益逐步協調，將使我國太陽能光伏產業成為推動我國經濟發展的新的動力，同時，還會推動我國太陽能科技快速跨入國際前列。

2 百色市實施光伏建筑一體化的可行性初探

2.1 太陽能資源條件

百色市地處廣西西部，位于東經106°07′～106°56′，北緯23°33′～24°18′之間。根據中國太陽能資源帶[5]分布圖（見圖1），將全國劃分為四類地區，百色市屬于三類地區，為太陽能可利用區。相關資料表明，百色市的太陽能年平均日照為1906.6小時，年太陽總輻射量約4578.68MJ/m2，相當于156.43kg標煤熱量。

百色市各月的太陽總輻射量見圖2，由圖2可以看出百色市的太陽能利用具備較好的資源條件，其太陽輻射量有明顯的月變化，一年中以2月份最少，從3月份開始逐漸增多，6月開始明顯增多，尤以8月份最多，9月以后逐月下降，5～10月為太陽輻射豐富的月份。

2.2 建筑條件

百色市市區面積約370200萬m2，城區建設面積約3252萬m2。全市398萬人。縱觀廣西建筑業的發展，先后經歷了被動式發展階段（1949-1983年）、改革與適應性發展階段（1984-1992年）、快速擴張與自我調整階段（1993-2000年）、穩定發展階段（2001年以來）。進入二十一世紀，廣西建筑業進入了相對穩定的發展階段，目前已進入了一個新的發展階段，并成為廣西經濟發展中的一個支柱產業。近年來，百色市建筑創新能力不斷增強，能不斷吸收新的產品和新的設計理念，有利于較好較快地推廣和實現光伏建筑一體化的進程。

2.3 城市品位和定位

光伏建筑一體化在百色的實施將充分提高百色整個整個城市的高科技含量，有助于提升城市形象。同時，光伏建筑一體化所體現的清潔、綠色理念與享有“廣西衛生城市”、“全國雙擁模范城”、“中國優秀旅游城市”等榮譽的百色城市形象非常符合。光伏產品的應用強化了人們對可再生能源的認識，增強人們的清潔能源意識和環保意識，符合百色城市綠色生態的發展理念。特別是在具備條件的風景區，如果能夠較好地實施光伏建筑一體化，可有效節省鋪設電纜成本，降低因鋪設電纜、電線對環境造成的破壞，取得良好的經濟、環境和社會效益。

2.4 能源形勢

目前廣西地區能源形勢相當嚴峻，能源自給率僅為1/4、石油和天然氣幾乎100％依賴區外，每年從區外調入近6000萬噸煤，節能任務異常艱巨。廣西建筑能耗已經從2000年約290萬噸標準煤快速增長到2009年超過1470萬噸標準煤，占廣西全社會總能耗的比例也從2000年的13%快速增長到2009年的21%[7]。據統計，國外電力能源45%消耗在城市，如果能充分實現城市光伏建筑一體化，可基本做到解決城市的電力需求問題。

因此，大力開發利用太陽能、淺層地能等可再生能源資源以替代傳統能源，對于廣西緩解緊張的能源形勢具有重要的現實意義。

2.5 降低環境溫度

百色氣候屬亞熱帶季風氣候，夏長冬短，在天氣炎熱時，空調、制冷等設備的利用率高，耗電量大，每年夏季的用電負荷十分巨大，夏季電力緊缺的狀況一直存在。與此同時，夏天的太陽輻射強度大，太陽電池所產生的電能也多，如果合理布局太陽能光伏建筑一體化技術，可起到電網調峰作用。由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護結構上，吸收太陽能，轉化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內空調冷負荷，降低了空調負荷。

2.6 相關政策、技術支持

為推進太陽能、淺層地能等可再生能源在建筑中的應用，廣西建設行政主管部門積極實施國家頒布的《推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》、《可再生能源建筑應用專項資金暫行管理辦法》及《可再生能源建筑應用示范工程評審辦法》等，開展太陽能、淺層地能等在建筑中應用關鍵技術研究，培育和帶動相關產業的發展，并制定技術政策，編制技術手冊，完善地方技術標準及規范體系，大力推動可再生能源在建筑中的應用，這將進一步推動光伏建筑一體化技術在廣西的發展。另外，文獻[8]所提到的國內部分城市在BIPV技術應用方面取得的成功案例為百色市在這一領域的加速發展提供了良好的借鑒，百色市應該抓住時機，加快發展和實施光伏建筑一體化。

綜上所述，百色市已經基本具備實施光伏建筑一體化技術所需的資源、環境、技術等條件，實施可行性良好。

3 結語

本文詳細討論了BIPV的特點及發展進程，并從廣西百色市的太陽能資源條件、建筑現狀以及能源形勢等入手，初步探討了在廣西百色地區實施BIPV的可行性。主要結論有：百色在發展光伏建筑一體化過程中，具備優越的先發條件，建議政府相關部門給予積極的鼓勵和引導，以推動百色乃至整個廣西地區光伏建筑一體化應用技術的長足發展。

參考文獻

[1]CumulativeinstalledPVpowerandannualPercentageincreasedatatableforInternationalEnergyAgencyPVSPmemberCountries[R/OL].http://www.iea-pvps.org

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[3]孫穎.太陽能光伏建筑一體化及其應用研究[J].建筑節能，2009，37（226）:48-50

[4]宣曉東.太陽能光伏技術與建筑一體化應用初探[D].碩士學位論文，2007，4:15-18

[5]鄭瑞澄.民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊.北京:化學工業出版社，2005:24-28

[6]中華人民共和國國家統計局編.中國統計年鑒2011[M].北京:中國統計局出版社，2011

[7]關于印發《廣西壯族自治區“十二五”建筑節能規劃》的通知桂建科[2011]20號

[8]龍文志.太陽能光伏建筑一體化（續1）[J].建筑技術，2009，40（10）:935-937