城镇老旧小区改造推广建筑光伏系统的思考

文 / 周 琳

我国是世界能源消耗大国，其中，建筑能耗约占社会总能耗的30%，不仅占比高，而且呈现逐年递增趋势，建筑领域节能降耗任重道远。结合城镇老旧小区改造推广建筑光伏系统，为提高可再生能源在建筑用能中的比例提供了可选择路径，对于构建资源节约集约循环利用体系具有重要意义。

一、推广应用建筑光伏系统意义重大

在众多可再生能源中，太阳能具有高稳定性、易收集性等优点。推广应用建筑光伏系统，是积极利用太阳能的重要方式。光伏发电是现代电力发展的重要形式，理论上可以实现在提升电能供给水平的同时，实现高效的节能效应，这是近年来光伏发电系统在民用建筑中得到越来越普遍应用，并经常作为绿色建筑载体的原因。

光伏发电系统的基本原理是通过光热转换，以及热电转换，将太阳能转变为电能，核心组件为太阳能电池、电容器、控制单元等。当半导体电池被太阳光照射之后，由伏特效应产生电能，并且存储至太阳能电池之中，再结合蓄电池控制器、逆变器等装置，光伏发电系统就能够实现对充电放电、交流直流转变的控制。与传统火电厂、化学电厂相比，光伏发电系统不仅噪声较小，而且对空气、水和土壤污染非常小，易于保养，运行期间能耗较少，但易受到当地天气、地理位置等影响。建筑自身能耗占世界总能耗的1/3，是太阳能光伏发电产业的最大市场。

建立建筑光伏系统，即推动太阳能光伏发电系统和建筑结合，利用既有建筑的屋顶、外墙装设光伏发电装置，实现分布型的太阳辐射和分布型的建筑物互相匹配，是实现绿色发展、可持续发展的理想模式。上世纪90年代，国际能源组织（IEA）两次起动建筑光伏集成计划。建筑光伏系统既适用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计的建筑上，也可集成到现有的建筑上。光伏建筑集成近年来发展很快，许多国家相继制定了本国的光伏屋顶计划。从实践来看，建筑光伏集成发电系统具有以下优点：

一是，降低光伏发电成本。光伏发电是基于“自发自用、余电上网”或是“全额上网”的一种模式，以就近发电、并网、转换为基本特质，能够有效提升同等规模光伏发电量。其大规模应用的主要障碍，在于要占地、建立支撑结构等，成本在发电技术中偏高。建立建筑光伏系统，利用既有建筑物装设光伏系统，不用额外占地，也省去了构建支撑结构，是降低光伏发电成本、拓展应用领域的有效途径。

二是，为建筑稳定提供用能。在无污染条件下实现建筑自供电，既省去了输电费用，还能大幅节约建筑能耗。光伏发电主要以太阳能电池作为能源转换的主要驱动力，而太阳能电池的转换效率十分稳定，几乎不会出现过多波动，光伏发电极少出现电能供给中断，可以作为建筑本身稳定的能源来源。

三是，降低建筑造价，提升建筑物美感和建筑质量。光伏部件作为建筑物的一部分，除了发电功能外，只要设计得当，还能在建筑节能保温方面发挥作用。光伏发电系统的PV阵列，可以代替常规建筑保温材料、省去建筑节能包覆装修成本，如果将光伏发电系统集成到建筑施工过程，从几个方面能大大节省建筑物建安成本。

总的来看，推广应用建筑光伏系统，扩大光伏发电系统和建筑结合，可以充分发挥光伏发电污染性较小、安全性较高、应用范围较大、稳定性较高的优点，将有利于提升太阳能光伏发电在我国能源结构中的占比，加快推进能源革命。

二、城镇老旧小区改造为推广建筑光伏系统提供了机遇

党中央、国务院高度重视城镇老旧小区改造工作。习近平总书记多次强调，住有所居是宜居的基础，要加强城市更新和存量住房改造提升，做好城镇老旧小区改造，实施城镇老旧小区改造等补短板工程。李克强总理两次主持召开国务院常务会议，部署加大城镇老旧小区改造力度，要求顺应群众期盼改善居住条件，推动惠民生扩内需。

大力发展太阳能，是优化能源供给结构，构建现代能源体系的重要内容。2019年，住房和城乡建设部、国家市场监督管理总局联合发布了《建筑光伏系统应用技术标准》（GB/T51368——2019），该国标已于同年12月1日正式实施，这为在既有建筑中推广建筑光伏系统提供了技术遵循。从建筑节能的实践来看，充分利用太阳能和其他可再生能源，是主动式建筑节能设计的主要内容，具体包括：利用建筑外墙和屋顶，综合采用太阳能光伏发电和太阳能热水系统；根据建筑特点建立屋面的太阳能光伏和光热系统；安装在居住建筑上的太阳能光伏系统所产生的电能均可并入公共电网等等。国标的印发实施，也意味着这项技术已经比较成熟，具备在老旧小区中既有建筑大范围推广应用的条件。从调研来看，我国城镇老旧小区量大面广、情况各异，由于当初建设时设计施工标准相对较低、维修养护不到位等，具有一些普遍特点：一是建成于2000年底前的城镇老旧小区，多为4～6层的多层建筑；二是屋顶、外墙年久失修，墙皮脱落、屋顶漏雨，普遍缺乏屋面保温等建筑节能结构；二是城镇老旧小区管线铺设年代早，供电等管线腐蚀、设备老化、跑冒滴漏严重，电力负荷不足；三是居住环境差。大部分老旧小区物业管理缺失，道路破损严重，停车秩序混乱，私搭乱建现象普遍，绿地无人养护，环境卫生脏乱差。城镇老旧小区的这些特征，为结合改造推广建筑光伏系统提供了可能。

从各地实施城镇老旧小区改造的情况来看，改造内容普遍包括改造提升小区内部以及与小区联系的供电设施及架空电线规整（入地），以及对小区内建筑物屋面、外墙等公共部位维修，实施建筑节能改造等。这几项改造内容，为同步实施建筑光伏系统提供了机遇。目前来看，建筑光伏系统无非三个方面，这些都可以与老旧小区改造具体内容同步实施：

一是外墙应用。在既有建筑中，外墙最容易接受太阳光照射，故而最为容易囤积太阳能，外墙是光伏发电系统应用最广泛的部分。结合城镇老旧小区改造中的建筑物外墙等维修，通过将光电幕紧贴外墙安置，将太阳能电板美化为玻璃幕墙，不仅能够实现集中收集太阳能，减少建筑能源消耗，而且适当布局、美化之后可以提升改造后建筑的美观程度。

二是屋顶应用。屋顶光伏发电系统稳定性可靠。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在太阳能发电系统中，只要设计合理、选型适当，使用寿命长（30年以上）。同时，屋顶光伏电站无需专人值守。屋顶光伏电站发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠，可以无人值守，维护成本低。在既有建筑中，屋顶虽然不能够接受与外墙等同的太阳能，但是由于屋顶平行于水平面，并且高于地面，阳光遮挡物较少，在屋顶布局光伏发电系统无须考虑角度问题，只需要保证光电板最大面积覆盖即可。结合城镇老旧小区改造中的建筑物屋面维修改造，同步设置光伏发电系统，不仅创造电能，光伏产品与屋顶之间形成空间缓冲层，还能起到隔热降温、美观的效果，确实一石多鸟。

三是节约供电设施改造成本。无论采取外墙应用，还是屋顶应用方法，建设光伏发电系统后，都要重新布局输电线路，这些工作恰好可以和同步改造提升小区供电设施及架空电线规整（入地）等工作结合，降低建设成本。此外，因为太阳光能属于快速再生能源，所以分布式光伏发电系统的节能效应良好，能够降低改造后居民家庭电费支出。

三、推广建筑光伏系统的几点建议

推广建筑光伏系统，是引领低碳生活、推动绿色发展、建设美丽中国的“国家大事”，也是当前形势下扩大投资拉动消费的重要举措。开展城镇老旧小区改造，能拓展内需促消费、扩大有效投资，又不会导致重复建设，是做好“六稳”工作的重要切入口。这两项工作相结合，可以取得“一石多鸟”的积极作用。结合具体实践，对结合城镇老旧小区改造推广建筑光伏系统，提出以下具体建议：

第一，促进规划统筹。各地应从当地实际出发，抓紧编制本地区城镇老旧小区改造，以及光伏发电应用规划、年度建设计划，有关电力企业也应相应编制推广建筑光伏系统的规划、年度建设计划。各地及有关电力企业涉及建筑光伏系统的专项规划、计划，应主动与城镇老旧小区改造计划有效对接，同步推进实施。各地在城镇老旧小区改造中，要充分利用线上线下手段，开展小区党组织引领的多种形式基层协商，发动并辅导居民有效参与改造方案制定，在广泛征求居民意见基础上，将建筑光伏系统建设纳入改造方案，并合理确定建设的类型、规模、区位。统筹建筑光伏系统资金，用于城镇老旧小区改造，提高资金使用效率。通过政府采购服务、新增设施有偿使用、落实资产权益等方式，吸引电力企业投资在改造的老旧小区建设建筑光伏系统，在提升老旧小区能源结构的同时，更好地做好外墙、屋面维修和供电设施改造等工作。

第二，选择适用实用技术。结合城镇老旧小区改造推广建筑光伏系统，是服务国家重点工作，尽全力改善老旧小区居民居住环境、提升居住体验的有效措施。要想把这项好事办实、实事办好，还需要选择适用老旧小区的技术路线，结合居住建筑的特点，合理设置太阳能光伏或光热集热构件位置，太阳能构件与建筑设计、安装一体化、与外表面装饰一体化。拟在老旧小区推广应用的光伏发电系统的设计，要本着合理性、实用性、高可靠性和高性价比（低成本）的原则，做到既能保证光伏系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需要，同时又能使系统的配置最合理、最经济。特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率，协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系，在满足需要保证质量的前提下节省投资，达到最好的经济效益。在具体应用中，还要坚持因地制宜、精准施策的原则，准确获得建筑光伏系统相关参数，包括太阳能辐射能量、蓄电池容量、光伏系统发电量与投资回报率等，为确定经济可行的技术路径创造条件。

第三，适当给予政策激励。尽管建筑光伏系统前景广阔，但在老旧小区的推广应用还处于起步阶段。加上，目前太阳能光伏发电的投资回收期不可控，还需要国家相关产业政策扶持和刺激。从国外的情况看，推广之初政府给予补贴也是通常做法。以德国为例，德国是首批促进光伏产业发展的欧洲国家之一，自20世纪90年代末起，得益于政府对于光伏补贴政策的鼓励，德国新增加的太阳能光伏电池装机容量成倍增长，而自2013年德国议会开始讨论光伏补贴削减法案后，新增加的太阳能光伏电池装机容量明显下降。从德国的经验看，值得推广建筑光伏系统借鉴的激励政策：一是政府延续光伏补贴政策；二是鼓励和允许多余电量并入公共电网；三是推进太阳能光伏产品的多样化，包括类型的多样和色彩的多样变化，为建筑设计提供创造想象的空间。