攀枝花地区太阳能光伏建筑一体化（BIPV）应用现状及前景分析

周梓僮 胡昂

【摘 要】 太阳能与传统能源相比不仅更加清洁，而且有着取之不尽的特点，在传统能源日益紧缺的情况下太阳能成为了首选的可再生能源。世界各国正将开发利用太阳能作为能源发展的重要方向，而太阳能建筑作为其能源应用的方式之一在近年取得了较大的发展。攀枝花地区具有丰富的太阳能资源，有着发展太阳能建筑的优越条件，文章通过对攀枝花地区目前较为成熟的几种太阳能利用方式进行调查与分析，并结合当地太阳能建筑应用的相关经验，进一步提出在攀枝花地区发展太阳能光伏建筑一体化（BIPV）的相应建议。

【关键词】太阳能; 集中供热; 屋顶光伏发电; BIPV

据《中国建筑能耗研究报告（2020）》显示，建筑运行阶段所产生的能耗占全国能源消费总量的21.7 %，我国建设节约型社会的工作重点便是减少建筑能耗，而解决这一问题的重要途径便是全面实现太阳能光伏建筑一体化。攀枝花地区的太阳能资源极其丰富，具有发展BIPV的良好基础。

1 攀枝花地区气候条件及太阳能资源分析

攀枝花地区的伏季时间持续长，降水少而晴日多，具有太阳辐照强、云层掩蔽率低等特点，是我国开发和利用太阳能资源的理想地区之一，具有发展BIPV优厚的前提条件。而且该地区日照时数大于6 h的年均日数达260天以上，太阳能资源分布相对合理，非常利于发展太阳能的相关产业[1]。

2 太阳能建筑在攀枝花地区的应用情况

攀枝花地区利用和研究太阳能的起步较早，可追溯到20世纪70年代左右。太阳能产业是攀枝花市重点支持发展的新兴产业之一，近几年虽成长起来一批有特色的本地太阳能生产经营企业，但受技术、人才、物流等因素的制约，这些企业和产品的规模、影响力小，市场占有率不高，没有真正打造出具有核心竞争力的相关产品。

太阳能集中供热系统和户用型太阳能热水器是攀枝花地区利用太阳能的主要方式，近年来在政府的大力推动下重点发展了太阳能屋顶光伏发电等项目。

2.1 太阳能集中供热系统和户用型太阳能热水器

太阳能集中供热系统推广情况：攀枝花地区采用太阳能进行集中供热的热水器面积达到了近12×104 m2，其中东区、西区、仁和区、米易县和盐边县的集中供热系统集热器面积分别为1.1×104 m2、0.6×104 m2、2×104 m2、7×104 m2、0.7×104 m2。

户用型太阳能热水器使用情况：东区的户用型太阳能热水器面积为19.7×104 m2，普及率达70 %;西区的户用型太阳能热水器面积为7.4×104 m2，普及率达60 %;仁和区的户用型太阳能热水器面积为13.4×104 m2，普及率达68 %;米易县的户用型太阳能热水器面积为14.4×104 m2，普及率达80 %;盐边县的户用型太阳能热水器面积为14.8×104 m2，普及率达63 %。加上集中供热系统集热器，全市的太阳能热水器集热面积已达近80×104 m2，平均普及率达68 %[2]（图1、图2）。

攀枝花地区新修建的民用建筑从2015年4月起实行绿色建筑的相应标准并发展太阳能相关产业，推动在建筑上进行太阳能光热应用，在新建居住建筑中安设太阳能热水系统[3]。

2.2 太阳能屋顶光伏发电

2013年7月，2.1×106 W的太阳能屋顶光伏发电项目在攀枝花学院正式投运，该项目在学校内21栋建筑物的屋顶上进行搭设，总计投资2 728×104元，装机容量2.1×106 W，年发电量261.01×104 kWh时，是西南片区乃至国内最大的民用光伏发电项目[4]。

该项目自投运以来，运行状况良好并产生了可观的经济效益，成为攀枝花地区大力推广太阳能屋顶光伏发电相关项目的良好开端。攀枝花政府于2014年与四川科瑞德实业集团签署合作协议，该公司将根据协议对50×104 m2公共建筑的屋顶进行100×106 W的太阳能光伏发电项目开发[5]。据不完全统计，攀枝花有100×104 m2的公共建筑屋顶，也就是说将会有一半的屋顶用于光伏发电。

此外，国家有关部门也在对光伏发电项目进行相应补贴，《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》由国家发展和改革委员会发布，其中规定分布式光伏发电国家级补贴为0.42元/kWh（税前），原则期限长达20年。除补贴外项目所发电量还能按照当地的脱硫燃煤标杆上网电价售卖给供电公司[6]。

2.3 攀枝花地区在开发和利用太阳能方面存在的问题

（1）太阳能利用整体水平较低，推广应用不全面，发展不平衡，光热利用主要集中在户用热水器上且多见于低层建筑，光电利用才刚刚起步，未能很好地利用和发挥太阳能资源优势。

（2）缺乏规模化和具有特色的太阳能生产企业和相关产品，太阳能产业培育和发展任重而道远。

（3）产业体系薄弱，缺乏人才队伍和自主研发能力，设备制造能力弱且无技术开发平台，没有形成足够支持太阳能利用发展的服务体系，无法满足市场在快速发展中产生的相应需求。

（4）管理力量薄弱，没有建立相应的激励政策和配套措施，缺乏长效的工作机制[7]。

3 何谓太阳能光伏建筑一体化（BIPV）

太阳能光伏建筑一体化（BIPV）指的是将建筑材料与光伏器材集成化，将传统的建筑材料替代为光伏器件，与建筑物同时进行构思设计、施工安装并与之完美结合。太阳能光伏发电系统将同时具有建筑构件和发电的双重功能，光伏组件还能为建筑隔热、遮风和挡雨，甚至还能提升建筑物的立面造型美感，成为其密不可分的一部分。

还有一种将光伏器件与建筑物相联系的形式——“BAPV”，它通过简单的支撑结构将太阳能光伏系统附加于建筑物上，其概念常与BIPV相互混淆[8]。BAPV仅具有发电功能而不具备建筑构件与材料的功能，建筑的各项功能在拿开光伏组件后仍能保持自身的独立完整。前文所提及的太阳能屋頂光伏发电项目就从属于BAPV，与BIPV一体化的形式差别较大。

4 发展BIPV与传统BAPV相比的具体优势

（1）屋面荷载。因为原建筑在设计之初并没有考虑后期安装光伏组件所带来的相应负重，所以存在荷载校验的问题，往往很多建筑的荷载无法满足要求，需要对原有屋面进行加固，或是因为加固困难而导致无法安装光伏组件。

（2）在现有的屋面上安装光伏组件会破坏原有建筑的防水层。在安装完成后需要修补防水层，会付出较大的相應代价，而且就防水效果而言修补后的防水层也远不如整体铺设的防水层强，会给房屋埋下日后漏水的一系列隐患。

（3）就建筑物外表面来说，BAPV还存在重复建设、浪费建材等问题[9]。

经过对比分析，可得知BIPV相比于BAPV具有更大的优势，也更加的智能化，它应当成为攀枝花今后发展太阳能光伏建筑的新方向。

5 攀枝花地区推进BIPV的必要性与可行性分析

5.1 必要性

5.1.1 地理环境限制

攀枝花地区地处于长江的中上游，作为国家生态重点保护区域的它早已实施天保政策和退耕还林工程，其未利用的土地全部为宜林地，按现有的用地政策，建设太阳能地面电站难度较大。攀枝花地区的地貌类型以山地为主，在山地建设地面电站不仅浪费土地而且施工成本极高。同时在大规模地建设地面电站期间将会对山体植被造成较大破坏，建成运行后也会对当地生态有所影响[10]。

经过分析得知，攀枝花地区目前已经不适合建设大型的太阳能地面电站，只能朝建设分布式电站方向发展，将建筑与光伏发电系统相结合，既不占用土地资源又能减少建筑能耗，实现建筑节能。而且太阳能属于清洁能源，不会对环境造成污染，符合当今发展绿色建筑的趋势，而BIPV是其中最有效的方式之一。

5.1.2 攀枝花城市结构转型需要

攀枝花是一座年轻的城市，从1965年建市至今不过短短53年，就从最初只有七户人家的小村落发展到如今人口123万多的现代化城市，不得不说是一个奇迹。但是，攀枝花过去的发展完全依赖于自身丰富的自然矿产资源，全力发展工业，使用火力发电，造成了污染严重、生态环境恶化、人居环境较差、经济结构单一、产业结构不合理等问题，使得“百里钢城”攀枝花日渐失去了曾经的朝气与活力。长此以往，攀枝花的城市凝聚力将不断下降，经济社会的发展将受到严重制约。好在近年来，攀枝花市开始进行城市转型，逐步调整产业结构，大力推进康养等特色产业的优先发展，旨在将曾经的“钢城”转型为“阳光花城”。要想实现这些目标就必须减少对火力发电这一污染严重的能源的依赖，只有大力发展清洁能源才能减少燃煤消耗与污染排放，而该地区得天独厚的阳光资源为发展太阳能光电产业提供了巨大优势。

5.2 可行性

5.2.1 政策支持

为构建节能型国家以及实现可持续发展的目标，目前国家大力发展新能源产业，对太阳能发电补贴力度较大，近年来攀枝花市当局对太阳能应用和相关产业的发展予以惊人重视，率先制订并出台了相关计划与扶持政策，如《攀枝花市太阳能利用和产业发展规划》、《攀枝花市人民政府关于加快太阳能资源开发利用的意见》等。

5.2.2 资源条件优越，历史经验丰富

攀枝花地区的太阳能资源非常丰富，应用历史也较悠久，在对太阳能的应用方面已经积累不少经验，在当地已经成长起来了一批掌握相关太阳能应用技术的企业与技术人才，而且当地群众对于太阳能应用技术的接受度相当高。

6 结束语

与攀枝花市现有的户用型太阳能热水器，集中式太阳能供热系统等传统的太阳能利用方式相比，BIPV有着经济、环保和高效等许多长处，能够在更大程度上发挥出攀枝花地区太阳能的资源优势。同时，发展太阳能光伏建筑一体化也与目前攀枝花城市结构转型不谋而合，政府也对其相关产业给与了政策支持，所以在攀枝花地区发展BIPV是十分可行的。

参考文献

[1] 钟新周.攀枝花发展太阳能产业的SWOT分析[J].科技视界.2017（20）：106-107.

[2] 徐众，刘黔蜀，张树立，等.攀枝花市太阳能应用情况分析[J].中国太阳能产业资讯.2015（4）：30.

[3] 攀枝花住房与城乡规划建设网.关于攀枝花市新建民用建筑工程执行绿色建筑标准的通知[EB/OL].http：//www.pzhghjs.gov.cn/xxgk/zcfg/gfxwj/574228.shtml.2015-10-14.

[4] 刘忠俊，四川攀枝花2.1兆瓦民用光伏发电项目投运[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顶将用于光伏发电[N].四川日报，2014-01-23（18）.

[6] 国家发展改革委.国家发展改革委关于2018年光伏发电项目价格政策的通知[EB/OL].http：//www.ndrc.gov.cn/gzdt/201712/t20171222_871325.html.2017-12-19.

[7] 攀枝花市经济和信息化委员会.攀枝花市太阳能应用现状及促进太阳能产业加快发展的对策和建议[EB/OL].http：//jxw.panzhihua.gov.cn/xxgk/jcxxgk/jxdt/560821.shtml2015-06-25.

[8] 秦小玲，潘花.BIPV与BAPV在建筑工程设计中的优缺点[J].工程建设标准化.2015（198）.

[9] 世纪新能源网.浅谈BIPV与BAPV的区别[EB/OL].http：//guangfu.bjx.com.cn/news/20140619/520180.shtml.2014-06-19.

[10] 攀枝花市人民政府.攀枝花市太阳能利用和产业发展规划（2010～2020）[EB/OL].http：//www.fsou.com/html/text/lar/173495/17349565.html.2010-4-29.

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