攀枝花地區太陽能光伏建筑一體化（BIPV）應用現狀及前景分析

周梓僮 胡昂

【摘 要】?太陽能與傳統能源相比不僅更加清潔，而且有著取之不盡的特點，在傳統能源日益緊缺的情況下太陽能成為了首選的可再生能源。世界各國正將開發利用太陽能作為能源發展的重要方向，而太陽能建筑作為其能源應用的方式之一在近年取得了較大的發展。攀枝花地區具有豐富的太陽能資源，有著發展太陽能建筑的優越條件，文章通過對攀枝花地區目前較為成熟的幾種太陽能利用方式進行調查與分析，并結合當地太陽能建筑應用的相關經驗，進一步提出在攀枝花地區發展太陽能光伏建筑一體化（BIPV）的相應建議。

【關鍵詞】太陽能; 集中供熱; 屋頂光伏發電; BIPV

據《中國建筑能耗研究報告（2020）》顯示，建筑運行階段所產生的能耗占全國能源消費總量的21.7 %，我國建設節約型社會的工作重點便是減少建筑能耗，而解決這一問題的重要途徑便是全面實現太陽能光伏建筑一體化。攀枝花地區的太陽能資源極其豐富，具有發展BIPV的良好基礎。

1 攀枝花地區氣候條件及太陽能資源分析

攀枝花地區的伏季時間持續長，降水少而晴日多，具有太陽輻照強、云層掩蔽率低等特點，是我國開發和利用太陽能資源的理想地區之一，具有發展BIPV優厚的前提條件。而且該地區日照時數大于6 h的年均日數達260天以上，太陽能資源分布相對合理，非常利于發展太陽能的相關產業[1]。

2 太陽能建筑在攀枝花地區的應用情況

攀枝花地區利用和研究太陽能的起步較早，可追溯到20世紀70年代左右。太陽能產業是攀枝花市重點支持發展的新興產業之一，近幾年雖成長起來一批有特色的本地太陽能生產經營企業，但受技術、人才、物流等因素的制約，這些企業和產品的規模、影響力小，市場占有率不高，沒有真正打造出具有核心競爭力的相關產品。

太陽能集中供熱系統和戶用型太陽能熱水器是攀枝花地區利用太陽能的主要方式，近年來在政府的大力推動下重點發展了太陽能屋頂光伏發電等項目。

2.1 太陽能集中供熱系統和戶用型太陽能熱水器

太陽能集中供熱系統推廣情況：攀枝花地區采用太陽能進行集中供熱的熱水器面積達到了近12×104 m2，其中東區、西區、仁和區、米易縣和鹽邊縣的集中供熱系統集熱器面積分別為1.1×104 m2、0.6×104 m2、2×104 m2、7×104 m2、0.7×104 m2。

戶用型太陽能熱水器使用情況：東區的戶用型太陽能熱水器面積為19.7×104 m2，普及率達70 %;西區的戶用型太陽能熱水器面積為7.4×104 m2，普及率達60 %;仁和區的戶用型太陽能熱水器面積為13.4×104 m2，普及率達68 %;米易縣的戶用型太陽能熱水器面積為14.4×104 m2，普及率達80 %;鹽邊縣的戶用型太陽能熱水器面積為14.8×104 m2，普及率達63 %。加上集中供熱系統集熱器，全市的太陽能熱水器集熱面積已達近80×104 m2，平均普及率達68 %[2]（圖1、圖2）。

攀枝花地區新修建的民用建筑從2015年4月起實行綠色建筑的相應標準并發展太陽能相關產業，推動在建筑上進行太陽能光熱應用，在新建居住建筑中安設太陽能熱水系統[3]。

2.2 太陽能屋頂光伏發電

2013年7月，2.1×106 W的太陽能屋頂光伏發電項目在攀枝花學院正式投運，該項目在學校內21棟建筑物的屋頂上進行搭設，總計投資2 728×104元，裝機容量2.1×106 W，年發電量261.01×104 kWh時，是西南片區乃至國內最大的民用光伏發電項目[4]。

該項目自投運以來，運行狀況良好并產生了可觀的經濟效益，成為攀枝花地區大力推廣太陽能屋頂光伏發電相關項目的良好開端。攀枝花政府于2014年與四川科瑞德實業集團簽署合作協議，該公司將根據協議對50×104 m2公共建筑的屋頂進行100×106 W的太陽能光伏發電項目開發[5]。據不完全統計，攀枝花有100×104 m2的公共建筑屋頂，也就是說將會有一半的屋頂用于光伏發電。

此外，國家有關部門也在對光伏發電項目進行相應補貼，《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》由國家發展和改革委員會發布，其中規定分布式光伏發電國家級補貼為0.42元/kWh（稅前），原則期限長達20年。除補貼外項目所發電量還能按照當地的脫硫燃煤標桿上網電價售賣給供電公司[6]。

2.3 攀枝花地區在開發和利用太陽能方面存在的問題

（1）太陽能利用整體水平較低，推廣應用不全面，發展不平衡，光熱利用主要集中在戶用熱水器上且多見于低層建筑，光電利用才剛剛起步，未能很好地利用和發揮太陽能資源優勢。

（2）缺乏規?；途哂刑厣奶柲苌a企業和相關產品，太陽能產業培育和發展任重而道遠。

（3）產業體系薄弱，缺乏人才隊伍和自主研發能力，設備制造能力弱且無技術開發平臺，沒有形成足夠支持太陽能利用發展的服務體系，無法滿足市場在快速發展中產生的相應需求。

（4）管理力量薄弱，沒有建立相應的激勵政策和配套措施，缺乏長效的工作機制[7]。

3 何謂太陽能光伏建筑一體化（BIPV）

太陽能光伏建筑一體化（BIPV）指的是將建筑材料與光伏器材集成化，將傳統的建筑材料替代為光伏器件，與建筑物同時進行構思設計、施工安裝并與之完美結合。太陽能光伏發電系統將同時具有建筑構件和發電的雙重功能，光伏組件還能為建筑隔熱、遮風和擋雨，甚至還能提升建筑物的立面造型美感，成為其密不可分的一部分。

還有一種將光伏器件與建筑物相聯系的形式——“BAPV”，它通過簡單的支撐結構將太陽能光伏系統附加于建筑物上，其概念常與BIPV相互混淆[8]。BAPV僅具有發電功能而不具備建筑構件與材料的功能，建筑的各項功能在拿開光伏組件后仍能保持自身的獨立完整。前文所提及的太陽能屋頂光伏發電項目就從屬于BAPV，與BIPV一體化的形式差別較大。

4 發展BIPV與傳統BAPV相比的具體優勢

（1）屋面荷載。因為原建筑在設計之初并沒有考慮后期安裝光伏組件所帶來的相應負重，所以存在荷載校驗的問題，往往很多建筑的荷載無法滿足要求，需要對原有屋面進行加固，或是因為加固困難而導致無法安裝光伏組件。

（2）在現有的屋面上安裝光伏組件會破壞原有建筑的防水層。在安裝完成后需要修補防水層，會付出較大的相應代價，而且就防水效果而言修補后的防水層也遠不如整體鋪設的防水層強，會給房屋埋下日后漏水的一系列隱患。

（3）就建筑物外表面來說，BAPV還存在重復建設、浪費建材等問題[9]。

經過對比分析，可得知BIPV相比于BAPV具有更大的優勢，也更加的智能化，它應當成為攀枝花今后發展太陽能光伏建筑的新方向。

5 攀枝花地區推進BIPV的必要性與可行性分析

5.1 必要性

5.1.1 地理環境限制

攀枝花地區地處于長江的中上游，作為國家生態重點保護區域的它早已實施天保政策和退耕還林工程，其未利用的土地全部為宜林地，按現有的用地政策，建設太陽能地面電站難度較大。攀枝花地區的地貌類型以山地為主，在山地建設地面電站不僅浪費土地而且施工成本極高。同時在大規模地建設地面電站期間將會對山體植被造成較大破壞，建成運行后也會對當地生態有所影響[10]。

經過分析得知，攀枝花地區目前已經不適合建設大型的太陽能地面電站，只能朝建設分布式電站方向發展，將建筑與光伏發電系統相結合，既不占用土地資源又能減少建筑能耗，實現建筑節能。而且太陽能屬于清潔能源，不會對環境造成污染，符合當今發展綠色建筑的趨勢，而BIPV是其中最有效的方式之一。

5.1.2 攀枝花城市結構轉型需要

攀枝花是一座年輕的城市，從1965年建市至今不過短短53年，就從最初只有七戶人家的小村落發展到如今人口123萬多的現代化城市，不得不說是一個奇跡。但是，攀枝花過去的發展完全依賴于自身豐富的自然礦產資源，全力發展工業，使用火力發電，造成了污染嚴重、生態環境惡化、人居環境較差、經濟結構單一、產業結構不合理等問題，使得“百里鋼城”攀枝花日漸失去了曾經的朝氣與活力。長此以往，攀枝花的城市凝聚力將不斷下降，經濟社會的發展將受到嚴重制約。好在近年來，攀枝花市開始進行城市轉型，逐步調整產業結構，大力推進康養等特色產業的優先發展，旨在將曾經的“鋼城”轉型為“陽光花城”。要想實現這些目標就必須減少對火力發電這一污染嚴重的能源的依賴，只有大力發展清潔能源才能減少燃煤消耗與污染排放，而該地區得天獨厚的陽光資源為發展太陽能光電產業提供了巨大優勢。

5.2 可行性

5.2.1 政策支持

為構建節能型國家以及實現可持續發展的目標，目前國家大力發展新能源產業，對太陽能發電補貼力度較大，近年來攀枝花市當局對太陽能應用和相關產業的發展予以驚人重視，率先制訂并出臺了相關計劃與扶持政策，如《攀枝花市太陽能利用和產業發展規劃》、《攀枝花市人民政府關于加快太陽能資源開發利用的意見》等。

5.2.2 資源條件優越，歷史經驗豐富

攀枝花地區的太陽能資源非常豐富，應用歷史也較悠久，在對太陽能的應用方面已經積累不少經驗，在當地已經成長起來了一批掌握相關太陽能應用技術的企業與技術人才，而且當地群眾對于太陽能應用技術的接受度相當高。

6 結束語

與攀枝花市現有的戶用型太陽能熱水器，集中式太陽能供熱系統等傳統的太陽能利用方式相比，BIPV有著經濟、環保和高效等許多長處，能夠在更大程度上發揮出攀枝花地區太陽能的資源優勢。同時，發展太陽能光伏建筑一體化也與目前攀枝花城市結構轉型不謀而合，政府也對其相關產業給與了政策支持，所以在攀枝花地區發展BIPV是十分可行的。

參考文獻

[1] 鐘新周.攀枝花發展太陽能產業的SWOT分析[J].科技視界.2017（20）：106-107.

[2] 徐眾，劉黔蜀，張樹立，等.攀枝花市太陽能應用情況分析[J].中國太陽能產業資訊.2015（4）：30.

[3] 攀枝花住房與城鄉規劃建設網.關于攀枝花市新建民用建筑工程執行綠色建筑標準的通知[EB/OL].http：//www.pzhghjs.gov.cn/xxgk/zcfg/gfxwj/574228.shtml.2015-10-14.

[4] 劉忠俊，四川攀枝花2.1兆瓦民用光伏發電項目投運[EB/OL]. http：//www.chinanews. com/ny/2013/07-02/4995002.shtml.2013-07-02.

[5] 秦勇.攀枝花一半公共建筑屋頂將用于光伏發電[N].四川日報，2014-01-23（18）.

[6] 國家發展改革委.國家發展改革委關于2018年光伏發電項目價格政策的通知[EB/OL].http：//www.ndrc.gov.cn/gzdt/201712/t20171222_871325.html.2017-12-19.

[7] 攀枝花市經濟和信息化委員會.攀枝花市太陽能應用現狀及促進太陽能產業加快發展的對策和建議[EB/OL].http：//jxw.panzhihua.gov.cn/xxgk/jcxxgk/jxdt/560821.shtml2015-06-25.

[8] 秦小玲，潘花.BIPV與BAPV在建筑工程設計中的優缺點[J].工程建設標準化.2015（198）.

[9] 世紀新能源網.淺談BIPV與BAPV的區別[EB/OL].http：//guangfu.bjx.com.cn/news/20140619/520180.shtml.2014-06-19.

[10] 攀枝花市人民政府.攀枝花市太陽能利用和產業發展規劃（2010～2020）[EB/OL].http：//www.fsou.com/html/text/lar/173495/17349565.html.2010-4-29.

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