青海光電幕牆技術應用案例檢視原始碼討論檢視歷史

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青海光電幕牆技術應用案例在《第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中，國家將2030年實現「碳達峰」與2060年實現「碳中和」作為我國應對全球氣候變暖的一個重要遠景目標。2060年實現碳中和，意味着屆時整個中國的碳排放是零，以煤、石油、天然氣為主的化石能源將被淘汰，取而代之的是以太陽能為主的可再生能源。光伏作為清潔能源的主力，未來四十年有巨大的前景；為光伏產業指明了前進方向。

一、背景

當前，建築是碳排放「大戶」，我國建築碳排放量占總碳排放量的1/3以上，且每年新增建築面積約20億平方米。而光伏建築一體化是一種將太陽能發電產品集成到建築上的技術。BIPV作為建材產品，既有建材的功能，如屋頂、幕牆、圍欄、採光頂等，同時具有發電的功能，滿足降低建築的能耗[5]。我國從2009 年國家財政部及住房城鄉建設部聯合發布「關於加快推進太陽能光電建築應用的實施意見」等政策，一直到2020年，住建部、發改委等7部門印發《綠色建築創建行動方案》，稱到2022年，當年城鎮新建建築中綠色建築面積占比達到70%。這些政策一直推動着BIPV向前發展。

BIPV作為有效降低我國建築能耗的方式，大力發展低碳、零碳建築，對於節能減排、保護環境具有重要的現實意義。BIPV有利於優化能源結構；能夠高效利用建築資源，有效減少碳排放。對於碳排放「大戶」建築行業，光伏建築一體化（BIPV）正成為打造綠色建築的解決方案。

二、應用案例

CdTe薄膜電池組件建築一體化應用示範項目位於青海省西寧市，當地光照資源豐富，水平面接收太陽能輻射總量約為5683 MJ/m2，年峰值日照約為1578.8 h。CdTe薄膜電池組件與青海科技大廈建築相結合，在建築物層間安裝CdTe薄膜電池組件代替玻璃，構成了光伏建築一體化示範項目。本項目在多個方位安裝（東立面70.672 kWp，西立面69.046 kWp，南立面71.448 kWp，北立面70.672 kWp），總裝機容量為281.838 kWp。CdTe薄膜電池組件經日光照射後，產生直流電，通過串並聯後接入逆變器，經光伏逆變器將直流電轉換為電網允許的交流電後接入電網，所發電量自發自用，余電上網。

傳統的建築是耗能單位，隨着科技發展，建築將成為產能單位。現在的建築追求的綠色、環保、節能這一理念。特別是光伏材料的發展進步，CdTe這種從生產過程到應用的全環保光伏材料符合建築審美材料和綠色節能要求，尤其是其弱光可發電、對光線入射角和溫度不敏感、抗局部遮擋和落灰的性能，同時抗高溫高濕性能好，非常適合高海拔地區應用。發電玻璃替代傳統玻璃幕牆之後，該大樓就具備了發電功能，建築白天用電可部分由光伏電力提供，光伏電力無法提供的由電網提供。

當地地理條件原因，輻照度較強，發電量情況相對好，為響應國家政策，建設綠色建築，建議在建築物南、東、西立面安裝碲化鎘光伏，達到節能減排效果。根據中國電力企業聯合會《中國電力行業年度發展報告2019》數據；該項目平均每年節約標準煤59730kg，減少二氧化碳排量163305kg；助力完成「碳達峰、碳中和」目標。本項目的實施可節省用電成本，改善能源結構、減輕當地電網供電壓力。同時BIPV具有其美學價值，BIPV是建築師的藝術品，不影響建築物外觀效果，達到與建築物的完美結合，實.建築大師.的構想，在建築美學基礎上，更實用人文氣息更濃，更貼近生活，是美學與生活的完美結合。

三、技術要點

CdTe薄膜太陽能電池簡稱CdTe電池，它是一種以p型CdTe和n型CdS的異質結為基礎的薄膜太陽能電池。作為太陽能系統核心部件，其技術性能和指標對整套系統的長期穩定運行起到至關重要的作用，要求其轉換效率要高、使用壽命要長、技術性能穩定；針對技術要求，我們選用CdTe薄膜電池，確保組件具有超長的使用壽命和長期的穩定性能。同時不同立面發電幕牆發電量因輻射量不同而不同，提升彼此之間的一致性，提升整體發電量將是整個項目的難點。

由於常規晶硅光伏組件的使用壽命和發電性能的短板一般在於背板、光伏玻璃、封裝材料，因為背板、封裝材料等對環境的依賴性較大，易受溫度和光氧老化現象的影響造成性能下降。美國能源協會發表的研究報告表明全美有30%的光伏組件因外界環境應力而發生失效。因此，高效的碲化鎘發電玻璃在高寒高海拔建築上的應用要求相對地面光伏的要求更加嚴格，特別是碲化鎘BIPV發電玻璃為多層玻璃，在高寒高海拔地區由於溫差大、日照強等環境因素提高了玻璃的自爆率、材料的膨脹係數不匹配的幾率等。

四、應用前景

BIPV 光伏發電系統由於與建築一體化，省去了地皮規劃，地皮。地表整頓，基建等費用，且節省建築裝飾材料等。應該說， BIPV系統相比於普通光伏電站有較高的經濟性，如與公共電網相連，則更有潛力。光伏器件與建築相結合，將原來互不相關的兩個領域結合到一起，涉及面很廣，並非是光伏設計及製造者單獨所能完成，必須與建築材料、建築設計、建築施工等有關部門密切合作，共同努力，才能取得成功。就目前而言，儘管光伏器件與建築相結合可降低一些應用成本，但與常規能源相比，費用仍然較高，這也是影響光伏應用的主要障礙。隨着常規能源的日益枯竭，人類對環境的日益重視以及光伏電池生產工藝的革新與革命，光伏組件成本的下降，可以預計，BIPV是未來光伏應用中最重要的領域之一，其前景十分廣闊，有着巨大的市場潛力，在不久的將來，光伏相結合的建箭生會如雨後春算般業現在我們身邊，同時光伏發申也必將在能源結構中古有相當重要的地位。

據統計，中國每年建築竣工面積約40億平方米，其中5％的面積用於安裝BIPV產品，裝機量就能達到20GW，約等於一座三峽工程的裝機量。通過BIPV產品使建築生產清潔電力，是有效的減排措施。在「碳達峰、碳中和」目標的催化下，世界各國紛紛發布政策大力支持光伏發電產業，為BIPV行業的未來發展打下了堅實的基礎，BIPV行業具有巨大的發展空間。

從長期來看，我國BIPV行業仍然是一個挖掘程度遠遠不足的藍海市場。根據國家統計局數據，我國每年的建築竣工面積在40 億平方米左右，若按照5％的BIPV 滲透率，僅新建建築的BIPV產業年增量空間就在一千億以上，遠高於目前的市場容量。