朱薇樺，陳浩波，舒 杰

（1.廣東省太陽能協(xié)會，廣州 510640；2.中國科學(xué)院廣州能源研究所，廣州 510640）

0 引 言

在多種可再生能源中，基于建筑應(yīng)用場景，光伏與建筑融合具有獨特的發(fā)展優(yōu)勢。近年來，隨著光電建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的成熟，好的產(chǎn)品和設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑外立面的資源充分利用，體現(xiàn)與建筑美學(xué)和建筑環(huán)境的融合，為建筑提供分布式能源的同時，還能夠保溫隔熱，進而降低室內(nèi)冷熱負(fù)荷，實現(xiàn)節(jié)能+產(chǎn)能雙效益。

從建筑光伏應(yīng)用技術(shù)角度來看，按照光伏組件是否具備建筑維護結(jié)構(gòu)功能，可以將光電建筑分為建筑附加型光伏（building attached photovoltaic,BAPV）和建筑一體化型光伏（building integrated photovoltaic,BIPV）等[1]。隨著建筑光伏應(yīng)用的發(fā)展，光電建筑的概念由擁有光伏發(fā)電功能的建筑材料建造的建筑，到具有光伏發(fā)電功能滿足建筑要求的建筑，到現(xiàn)在光電建筑中的“建筑”不再是指單體房屋，更是房子+道路+構(gòu)筑物+環(huán)境+藝術(shù)。因而光伏建筑一體化不是單個建筑體與光伏的結(jié)合，而是建筑群，乃至城市群、整體區(qū)域的綜合利用。

華南地區(qū)自“十一五”開展光電建筑示范項目建設(shè)，“十二五”“十三五”在國家政策激勵下快速發(fā)展，在產(chǎn)品技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、政策機制、模式方面都形成了一定基礎(chǔ)。華南地區(qū)的光電建筑市場重點在廣東省。本文以廣東為例開展研究，在對廣東省政策、標(biāo)準(zhǔn)、典型案例與相關(guān)企業(yè)開展調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)發(fā)展問題，提出發(fā)展建議。

1 國內(nèi)外研究進展

國外對于光電建筑的研究較早。20 世紀(jì)90 年代起，美國、日本及歐洲各國制定可再生能源、節(jié)能建筑等法規(guī)，發(fā)布屋頂計劃與陽光規(guī)劃等，通過支持規(guī)?；a(chǎn)、資助研發(fā)、金融融資、節(jié)能法引導(dǎo)等普及推廣光電建筑，積累了大量案例，也涌現(xiàn)出專門從事光電建筑設(shè)計的公司及建造企業(yè)。光電轉(zhuǎn)換效率方面，晶硅電池方面目前實驗室最高效率由日本Kaneka 公司2017 年創(chuàng)造并保持，其異質(zhì)結(jié)背接觸（heterojunction back contact,HBC）太陽電池實現(xiàn)了26.7%的轉(zhuǎn)換效率[2]。薄膜電池方面，日本Solar Frontier 公司保持了銅銦鎵硒（CIGS）電池最高轉(zhuǎn)換效率23.4%。美國First Solar 公司的碲化鎘（CdTe）電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到22.1%。韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.7%。在構(gòu)件化產(chǎn)品方面，研究發(fā)現(xiàn)，建筑一體化光伏/熱（building integrated photovoltaic/thermal,BIPV/T）系統(tǒng)的性能與設(shè)計參數(shù)和當(dāng)?shù)靥鞖鈼l件有關(guān)，BIPV/水系統(tǒng)比BIPV/空氣系統(tǒng)熱效率高5%以上，使用納米相變材料的太陽能光伏光熱（photovolataic thermal,PVT）系統(tǒng)的熱效率和總效率分別為72%和85.7%[3]。YU 等[4-5]開發(fā)一款具備集熱與除甲醛功能的墻系統(tǒng)，利用太陽發(fā)電凈化空氣。WANG 等[6-7]研究出一種半透明碲化鎘電池的光伏通風(fēng)窗系統(tǒng)，同時具備發(fā)電、采光與夏季通風(fēng)和冬季采暖等功能。GASONOO 等[8]采用濺射工藝制作層狀氮化鈦（TiN）和氮化鋁（AlN）可使彩色玻璃具有更好的色彩設(shè)計自由度和更低廉的制作成本。在技術(shù)應(yīng)用方面，SKANSKA公司[9]使用噴墨打印技術(shù)制作半透明柔性鈣鈦礦電池，2018 年首次將其應(yīng)用于位于波蘭的辦公建筑中。WEERASINGHE 等[10]對2009 年至2018 年間12 個國家的45 個非住宅建筑附屬BIPV 項目的經(jīng)濟性進行了分析，結(jié)果表明項目經(jīng)濟可行。SHIRAZI 等[11]用Python 軟件開發(fā)城市地區(qū)BIPV 技術(shù)經(jīng)濟性評價工具，該工具為建筑設(shè)計師和規(guī)劃當(dāng)局提供了一種量化建筑和城市規(guī)模的太陽能規(guī)劃決策的方法。

我國光電建筑自2008 年開展示范建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、研發(fā)的重點方向在應(yīng)用于地面電站的光伏產(chǎn)品。在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率方面，隆基綠能科技股份有限公司（簡稱“隆基股份”）異質(zhì)結(jié)（heterojunction technology,HJT）電池實驗室效率達(dá)26.3%，是目前國內(nèi)實驗室最高轉(zhuǎn)換效率[12]。組件方面，晶科能源控股有限公司（簡稱“晶科能源”）2021 年11 月發(fā)布隧穿氧化層鈍化接觸（tunnel oxide passivated contact,TOPCon）N 型高效Tiger Neo 組件系列，轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)22.3%，量產(chǎn)功率最高可達(dá)620 W[13]。在材料及工藝方面，龍焱能源科技（杭州）有限公司（簡稱“龍焱”）和中山瑞科新能源有限公司（簡稱“瑞科”）在彩色BIPV 產(chǎn)品制備方面引入新工藝，目前通過前板玻璃顏色加工工藝有鍍膜、高溫彩釉和數(shù)碼打印三種，且不同色彩對BIPV 產(chǎn)品的效率折損不同[14]。趙維維等[15]采用加熱封裝裝置，省去高壓釜工序，大幅節(jié)約BIPV 組件生產(chǎn)時間，降低了成本。在構(gòu)件化產(chǎn)品方面，李夢[16]設(shè)計開發(fā)了三種基于裝配式建筑的光伏一體化構(gòu)件的方案，包括光伏一體化預(yù)制構(gòu)件、基于層壓式光伏組件的光伏覆層系統(tǒng)及光伏通風(fēng)幕墻一體化結(jié)構(gòu)，開發(fā)并試制了基于預(yù)制混凝土墻體的光伏一體化預(yù)制構(gòu)件，研究裝配式建筑光伏一體化預(yù)制構(gòu)件的電熱性能及其對建筑耗能影響。汝軍紅等[17]研究了單元裝配式幕墻，實現(xiàn)光伏幕墻工業(yè)化生產(chǎn)與裝配化施工。漢能薄膜發(fā)電集團（簡稱“漢能”）、中國建材集團（簡稱“中建材”）、保定嘉盛光電科技股份有限公司（簡稱“嘉盛光電”）等研制了形式多樣的光伏瓦產(chǎn)品[18]。在產(chǎn)品性能方面，香港理工大學(xué)研究團隊對不同通風(fēng)方式下光伏立面墻的電熱性能進行研究，結(jié)果表明光伏墻能起到有效保溫隔熱作用，在香港地區(qū)，與普通墻體相比，光伏墻每年每平方米可減少52.1 kW·h 的熱能消耗，相當(dāng)于節(jié)省了18.6 kW·h 的建筑空調(diào)系統(tǒng)電能[19]。趙笑昆等[20]研究了BIPV 產(chǎn)品安全性，從標(biāo)準(zhǔn)和測試角度，指出應(yīng)滿足的電氣、機械、防火方面的安全性指標(biāo)包括：絕緣性能、濕漏電流等7 項電氣指標(biāo)，機械荷載、抗剝落性等7 項機械指標(biāo)，抗風(fēng)壓性能、耐撞擊性能等安全性能，以及溫度性能、可燃性、熱斑耐久性等6 項燃燒性能。

2 光電建筑安裝規(guī)?，F(xiàn)狀

2020 年全球累計光伏裝機容量756 GW[21]，中國光伏累計裝機253 GW[22]，是全球光伏安裝最多的國家。光電建筑是光伏應(yīng)用的重要分支，根據(jù)國際能源署光伏組織（IEA-PVPS）預(yù)測，全球光電建筑市場約為1 GW/a。中國光伏安裝中，分布式光伏累計裝機78.15 GW，占比31%。截至2019 年底，全國累計光電建筑應(yīng)用裝機約30 GW[23-24]。光電建筑應(yīng)用面積占既有建筑約1%。當(dāng)前以工業(yè)屋頂應(yīng)用為主。

截至2020 年，廣東省分布式光伏累計安裝規(guī)模3 850 MW。其中居民分布式光伏安裝4.6 萬戶，裝機規(guī)模約610 MW。建筑光伏安裝容量約3 388 MW，約占分布式裝機的88%，粗略估計安裝面積約達(dá)到3 500 萬m2。建筑中安裝光伏的比例還比較低。圖1展示了廣東各類建筑光伏安裝規(guī)模結(jié)構(gòu)。按光伏安裝場所的建筑使用功能分，工業(yè)建筑光伏安裝容量占比約66%，居民建筑占比約18%，公共建筑占比約14.8%，農(nóng)業(yè)建筑占比約1.2%。所有項目裝機中，以BAPV 為主，BIPV 的裝機規(guī)模不足千分之一。

圖1 廣東省各類建筑光伏安裝規(guī)模結(jié)構(gòu)Fig.1 PV installation structure of different building types in Guangdong province

工業(yè)建筑因其單體面積大、用電穩(wěn)定、電價高，安裝光伏的經(jīng)濟性好，產(chǎn)品和模式成熟，是當(dāng)前建筑光伏應(yīng)用的主要方向；居住建筑中村鎮(zhèn)居住建筑以其產(chǎn)權(quán)單一、遮擋少等特點，是居住建筑光伏應(yīng)用的主要場景。公共建筑中以酒店、辦公樓、商場等商業(yè)建筑為主，其次是農(nóng)村集體建筑如村委大樓、學(xué)校、衛(wèi)生站等，受益于國家對光伏扶貧項目實施高電價的激勵，安裝量也較高。

從圖2 廣東省分布式光伏裝機與增長情況來看，建筑光伏安裝規(guī)模呈現(xiàn)逐年上升趨勢（除2018年國家政策調(diào)整安裝量激增外）。從累計數(shù)據(jù)來看，廣東省分布式光伏累計裝機量全國排第7 位，不到山東、浙江、河北安裝量的一半。2021 年廣東新增分布式光伏安裝容量全國排第7 位。

圖2 廣東省分布式光伏裝機規(guī)模與增長Fig.2 Scale and growth of distributed PV installation in Guangdong province

從規(guī)模情況看，目前廣東省光電建筑發(fā)展還處于起步階段，居住建筑、公共建筑以及采用一體化產(chǎn)品的安裝比例較低，需要進一步引導(dǎo)。

3 光電建筑相關(guān)政策

我國現(xiàn)有光電建筑相關(guān)的政策體系主要由建筑節(jié)能、綠色建筑政策，支持光伏發(fā)電、用電政策，碳減排政策和鄉(xiāng)村振興、城市更新相關(guān)政策組成。

3.1 建筑節(jié)能、綠色建筑相關(guān)政策

我國的綠色建筑自2007 年開始試點示范，經(jīng)歷了快速發(fā)展到轉(zhuǎn)型提升，《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》《綠色建筑行動方案》等政策和標(biāo)準(zhǔn)起到了決定性作用。2019 年3 月發(fā)布的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》將評價節(jié)點調(diào)整至建筑工程竣工后進行，將對提升光伏等可再生能源的利用水平發(fā)揮積極作用。2021 年9 月，《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》被批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)，要求新建建筑應(yīng)安裝太陽能系統(tǒng)，且使用壽命應(yīng)高于15 年，新建建筑群及建筑的總體規(guī)劃應(yīng)為可再生能源利用創(chuàng)造條件。目前國家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的編制已經(jīng)啟動，其中光伏應(yīng)用不可或缺。2019 年起，各部門發(fā)布的規(guī)劃、方案、意見等均將推動可再生能源建筑應(yīng)用，發(fā)展零碳、綠色建筑作為重要任務(wù)[25-28]。

各省市也先后出臺了綠色建筑專項規(guī)劃，其中蚌埠市明確提出要打造光電建筑之城，上海市要求新建城區(qū)100%執(zhí)行綠色生態(tài)城區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，浙江省則早在2014 年就提出大力發(fā)展光伏建筑一體化建設(shè)等。

廣東省自2021 年1 月1 日起施行的《廣東省綠色建筑條例》要求縣級以上人民政府應(yīng)當(dāng)推動綠色建筑發(fā)展，并作為政府考核的內(nèi)容。將建設(shè)綠色建筑納入土地出讓要求中。新建民用建筑、公共建筑均要求按綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)。廣東省打好污染防治攻堅戰(zhàn)專項資金對二星級以上綠色建筑給予資金獎勵，對可再生能源建筑應(yīng)用項目，專項資金獎勵不超過項目總投資額的40%[29]，但總體資金支持規(guī)模較小，未對先進技術(shù)進行篩選。深圳市工程建設(shè)領(lǐng)域綠色創(chuàng)新發(fā)展專項資金以及南山區(qū)自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金綠色建筑分項[30]，獎勵可再生能源建筑應(yīng)用項目。

3.2 能源及用電相關(guān)政策

2009 年中華人民共和國財政部、中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合開展光電建筑示范，對建筑光伏應(yīng)用實行安裝補貼。2013 年，隨著國家發(fā)展改革委《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》的發(fā)布，以建筑為載體的分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)在國家度電補貼政策的刺激下提速發(fā)展，度電補貼在7 年的時間內(nèi)從0.42 元/(kW·h) 降至0.15 元/(kW·h)，并在2019-2020 兩年內(nèi)經(jīng)歷由兩年的競爭性配置補貼資金，逐步過渡到平價狀態(tài)。2020 年起，國家政策基本明確了光伏去補貼平價發(fā)展模式，相關(guān)政策從規(guī)劃、消納、金融、示范方面給予支持[31-32]。國家發(fā)展改革委《關(guān)于2021 年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》提出，2021 年對居民安裝光伏提供0.03 元/(kW·h) 補貼，新建項目上網(wǎng)電價按當(dāng)?shù)厝济夯鶞?zhǔn)電價執(zhí)行，新建項目可自愿通過參與市場化交易形成上網(wǎng)電價。在平價分布式光伏建設(shè)方面，國家能源局開展整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點工作[33]。31 省676 個縣報送試點方案[34]，計劃2023 年前達(dá)到黨政機關(guān)建筑屋頂、公共機構(gòu)建筑屋頂、工商業(yè)廠房屋頂、農(nóng)村居民屋頂建成光伏發(fā)電的比例分別達(dá)到50%、40%、30%和20%。

伴隨著國家政策的出臺，2021 年各省市紛紛制定光伏等能源發(fā)展目標(biāo)規(guī)劃，在消納、補貼等方面給予支持。尤其是經(jīng)濟發(fā)達(dá)且減排壓力較大的城市和地區(qū)（北京市、上海市、廣州市、西安市、樂清市、蘇州工業(yè)園、南京市、南京市江寧區(qū)等）陸續(xù)出臺綠色發(fā)展政策，繼續(xù)延長對光伏發(fā)電的補貼支持，以保障能源轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展以及減排目標(biāo)的實現(xiàn)。

廣東省廣州市黃埔區(qū)2021 年修訂發(fā)布的《廣州市黃埔區(qū) 廣州開發(fā)區(qū) 廣州高新區(qū)促進綠色低碳發(fā)展辦法》[35]，對光伏發(fā)電項目投資方按發(fā)電量補貼0.15 元/(kW·h)（非公共機構(gòu)建筑）、0.3 元/(kW·h)（公共機構(gòu)建筑）；對應(yīng)用方按項目裝機獎勵0.2 元/W，最高200 萬元。

2021 年5 月，為應(yīng)對電力供應(yīng)偏緊狀況，促進企業(yè)合理有序用電，廣東省佛山市順德容桂街道、大良街道、北 滘鎮(zhèn)、均安鎮(zhèn)出臺有序用電措施，對企業(yè)新安裝光伏發(fā)電設(shè)備給予補貼支持，要求裝機容量500 kW 以上，補貼金額在10～ 30 萬元不等。

2021 年9 月肇慶高新區(qū)經(jīng)濟貿(mào)易和科技局發(fā)布《肇慶高新區(qū)節(jié)約用電支持制造業(yè)發(fā)展的若干措施》對區(qū)內(nèi)制造業(yè)企業(yè)利用廠區(qū)內(nèi)空間建設(shè)的光伏發(fā)電項目，補貼300 元/kW，每個企業(yè)補貼總額不超過100 萬元。

3.3 碳減排政策

國家發(fā)展改革委2012 年發(fā)布《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》，光伏等可再生能源開發(fā)成為中國核證自愿減排量（Chinese Certified Emission Reduction,CCER），可以通過碳排放交易獲得額外收入。2021 年實施的《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》規(guī)定CCER 抵消比例不超過企業(yè)應(yīng)清繳碳排放配額的5%。以廣州平均日照條件計算，1 MW 光伏電站一年發(fā)電約100 萬MW·h，按照生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的2021 年全國電力平均排放因子0.5839 tCO2/(MW·h)計算，減排二氧化碳 583.9 t；按照全國碳市場2021 年平均掛牌交易價格47.16 元/t 計算，預(yù)計交易總金額2.75 萬元。

在全國建立統(tǒng)一碳市場之前，全國7 個碳交易試點地區(qū)可以使用CCER 抵消碳排放，開發(fā)CCER項目可以在碳市場上交易。但由于抵消管理辦法不明確，項目申報要求復(fù)雜，CCER 供大于求等原因，實際光伏項目開發(fā)CCER 并形成交易的非常少。由于CCER 開發(fā)周期長、流程復(fù)雜，單個項目前期開發(fā)成本在10 萬元以上，因此光伏項目裝機在20 MW以上才具有開發(fā)價值。對于建筑光伏來說很少能滿足開發(fā)CCER 的經(jīng)濟性要求。

廣東省的碳普惠機制[36]對于5 MW 以下由個人或小微企業(yè)投資建設(shè)的分布式光伏項目通過碳普惠核證減排量可在廣東碳市場進行交易獲得資金。由于碳普惠核證減排500 t 以上才可以申請，且存在一定的開發(fā)費用，一般要求3 MW 運行一年（或者容量低的項目運行時長要求更長）。目前實際可以通過交易獲得減排收益的主要是工業(yè)分布式光伏應(yīng)用的項目。

總體而言，當(dāng)前政策在技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模應(yīng)用方面顯得不足，在光電建筑領(lǐng)域的政策支持還比較薄弱。

4 光電建筑標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

國際上共有6 項光電建筑標(biāo)準(zhǔn)[37-39]，主要集中在BIPV 組件、玻璃、系統(tǒng)、建設(shè)、防火領(lǐng)域。

國內(nèi)現(xiàn)行與建筑光伏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)約104 項。其中分布式通用標(biāo)準(zhǔn)30 項，建筑光伏專用標(biāo)準(zhǔn)43 項，居民家庭光伏標(biāo)準(zhǔn)30 項[38]，主要集中在BAPV 領(lǐng)域，BIPV 標(biāo)準(zhǔn)尚未形成體系。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包含組件（含柔性組件、U 型單晶組件）、幕墻、預(yù)制外掛墻、采光頂、并網(wǎng)裝置、蓄電池以及綠色建材標(biāo)準(zhǔn)等，標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)布機構(gòu)分散。適用于BAPV 的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括了評估、設(shè)計、施工、安裝、驗收及安全等方面的標(biāo)準(zhǔn)，較為齊全；針對BIPV 的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括了設(shè)計、運行維護、驗收等方面的標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容交叉重復(fù)。由于與BIPV 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)跨越建筑、材料、電氣等領(lǐng)域，使整理統(tǒng)合變得非常復(fù)雜。

廣東省光電建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)9 項，其中包括2 項地方標(biāo)準(zhǔn)，7 項團體標(biāo)準(zhǔn)（廣東省太陽能協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)）；工程標(biāo)準(zhǔn)8 項，服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)1 項。另有1 項太陽能光伏一體化圖集。廣東省光電建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要集中在工程應(yīng)用領(lǐng)域。目前的綠建標(biāo)準(zhǔn)未對光伏應(yīng)用的過程給出參數(shù)建議，建筑設(shè)計師可參考的標(biāo)準(zhǔn)和圖集不完善，缺乏相應(yīng)培訓(xùn)溝通及綜合性人才。

表1 展示了目前國內(nèi)外光電建筑發(fā)展情況。

表1 國內(nèi)外光電建筑標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況Table 1 Development of international and domestic standards related to photoelectric building

5 光電建筑標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

建筑用光伏產(chǎn)品按發(fā)電材料不同可以分為晶體硅光伏產(chǎn)品（晶硅組件）和薄膜光伏產(chǎn)品（薄膜組件）。晶硅組件由于工藝穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高等特性，是光伏發(fā)電的主要產(chǎn)品，在建筑中常用于屋頂。薄膜組件相比晶硅電池而言具有弱光性能好、溫度系數(shù)低和遮擋損失小的優(yōu)勢，但光電轉(zhuǎn)換效率更低（單位面積發(fā)電更少），單位面積造價相比晶硅組件略低，多用于建筑立面或常有遮擋的區(qū)域[40-42]。

晶硅組件又可分為單晶硅組件和多晶硅組件。薄膜組件又可分為硅基薄膜、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）、有機聚合物、鈣鈦礦組件[22]。目前硅基薄膜在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)品已基本被淘汰，有部分作為半透光玻璃在研發(fā)階段[43]，有機聚合物電池因穩(wěn)定性問題僅在國外有個別建筑應(yīng)用案例[44]，鈣鈦礦電池目前還在試產(chǎn)階段[45]。主流產(chǎn)品為單晶硅組件、CdTe 薄膜組件。晶硅組件根據(jù)所封裝的電池片尺寸不同，可分為210 mm 和182 mm 組件；根據(jù)電池結(jié)構(gòu)不同可分為鈍化發(fā)射極背表面全擴散（passivated emitter and rear contact,PERC）電池、HJT電池、TOPCon 電池、金屬穿孔卷繞（metal-wrap through,MWT）電池、指交叉背接觸（interdigitated back contact,IBC）電池等[22]；根據(jù)組件封裝技術(shù)不同分為半片電池組件、多主柵組件、疊瓦組件，在實際建筑使用中其外觀、產(chǎn)品尺寸、轉(zhuǎn)換效率和價格上的區(qū)別較小。晶硅光伏產(chǎn)品根據(jù)封裝材料與工藝不同又可分為單玻（普通）組件、雙玻組件、中空夾膠組件和柔性組件，其中雙波組件又有雙波單面發(fā)電和雙波雙面發(fā)電組件。薄膜組件也可分為雙玻（普通）組件、中空夾膠組件和柔性組件。不同產(chǎn)品的外觀特點、轉(zhuǎn)換效率、重量、成本、產(chǎn)品特點、使用建議見表2 和表3。

表2 晶體硅光伏產(chǎn)品與特性Table 2 Characteristics of crystalline silicon PV products

表3 薄膜光伏產(chǎn)品與特性Table 3 Characteristics of thin film PV products

我國是全球光伏產(chǎn)品的主要生產(chǎn)制造國，在產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新方面全球領(lǐng)先。隨著傳統(tǒng)地面光伏電站競爭的日益激烈，近年來，各企業(yè)加大了對光電建筑領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。針對BIPV 產(chǎn)品，在外觀色彩、防火、防眩光、構(gòu)件化方面獲得了很大發(fā)展。色彩方面通過夾膠、彩釉、鍍膜等新工藝，可以實現(xiàn)色彩、圖案定制。通過裁切可以實現(xiàn)形狀定制。BIPV 構(gòu)件化方面目前產(chǎn)品有光伏瓦、光伏磚、光伏防眩光板、光伏隔音墻、光伏陽臺、光伏路等產(chǎn)品。BIPV光伏構(gòu)件產(chǎn)品特點與主要生產(chǎn)企業(yè)見表4。

表4 BIPV 光伏產(chǎn)品與生產(chǎn)企業(yè)Table 4 BIPV products and suppliers

總體而言，目前主流光伏組件產(chǎn)品多針對地面電站要求設(shè)計生產(chǎn)，對建筑安全、防火等性能考慮不足。光伏發(fā)電特性與建筑用能協(xié)同技術(shù)不完善。當(dāng)前在建筑各受光部位均有相應(yīng)光伏產(chǎn)品，但兼具建筑性能、滿足建筑多樣化需求、滿足性價比要求的BIPV 產(chǎn)品仍較少。

6 光電建筑建設(shè)與運行情況

6.1 安裝形式

國內(nèi)光伏與建筑結(jié)合應(yīng)用的形式主要以BAPV應(yīng)用為主，光伏安裝場地主要為工業(yè)建筑屋頂。所使用的光伏產(chǎn)品為主流晶硅組件。國內(nèi)BIPV 項目主要集中在京津冀、長三角地區(qū)。廣東省內(nèi)建筑一體化型光伏產(chǎn)品由于成本較高，目前只在深圳、廣州有少部分示范應(yīng)用，且多出現(xiàn)在一些公共建筑中，如深交所、廣州塔、廣州美術(shù)館、廣州文化館、廣州火車南站等。

6.2 運行方式

光電建筑系統(tǒng)運行方式有并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。其中并網(wǎng)型又有發(fā)電全額上網(wǎng)和自發(fā)自用、余電上網(wǎng)兩種方式；離網(wǎng)系統(tǒng)（光伏+儲能）有無市電互補和有市電互補兩種方式。因儲能增加投資，全額上網(wǎng)銷售電價低，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)方式的經(jīng)濟性最佳，目前建筑光伏系統(tǒng)的運行模式主要為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的并網(wǎng)模式。

6.3 商業(yè)模式

光電建筑商業(yè)模式主要包括建筑業(yè)主自有資金投資模式、融資模式、合同能源管理模式和屋頂租賃模式。目前工業(yè)建筑安裝光伏主要采用合同能源管理模式，由光伏企業(yè)出資建設(shè)，企業(yè)以低于市電的價格向光伏企業(yè)支付電費。合同能源管理模式一般要求屋頂面積超過一定面積，用電穩(wěn)定、充足，合作期25 年內(nèi)企業(yè)穩(wěn)定經(jīng)營。采用合同能源管理模式的BAPV 項目一般要求屋頂面積超過5 000 m2，BIPV 項目一般要求面積超過3 萬m2。公共建筑和居住建筑目前主要以業(yè)主自有資金投資模式為主，光伏企業(yè)提供安裝、運維服務(wù)。公共建筑和居住建筑無法采用合同能源管理模式的主要原因是屋頂面積小、用電價格低，不滿足合同能源管理企業(yè)投資回報要求。工業(yè)建筑和居住建筑安裝光伏也可以采用融資模式，要求業(yè)主信用良好，具備還款能力。近年光伏企業(yè)租賃農(nóng)村居民建筑開發(fā)建設(shè)光伏的模式也在興起，光伏企業(yè)以居民個人信用申請貸款，向個人支付屋頂租賃費用，光伏電站由光伏企業(yè)運營管理并進行還款。屋頂租賃模式要求屋頂相對集中，有一定規(guī)模，對光伏企業(yè)而言存在一定風(fēng)險，在山東、河北由于投資成本低回收時間短、易推廣等特點是居民光伏的主要應(yīng)用模式。在廣東只有少數(shù)企業(yè)在部分地市采用該模式。

6.4 運維情況

光電建筑的運維方式有業(yè)主自運維和專業(yè)光伏公司運維兩種方式。合同能源管理和屋頂租賃模式的BAPV 系統(tǒng)，因系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)為投資企業(yè)，因此均由投資企業(yè)負(fù)責(zé)運維。業(yè)主自投資的BAPV 系統(tǒng)在系統(tǒng)質(zhì)保期內(nèi)，由實施安裝的企業(yè)負(fù)責(zé)運維。質(zhì)保期后業(yè)主可以選擇向?qū)I(yè)光伏運維企業(yè)購買運維服務(wù)。光伏企業(yè)運維內(nèi)容包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障提醒及處理、組件清洗、電站巡檢、發(fā)電量分析、電站保險等。根據(jù)不同的運維內(nèi)容和不同的容量大小，服務(wù)收費0.02～ 0.1 元/W。由于BIPV 項目主要以建材方式運用到建筑上，光伏企業(yè)大多沒有建筑專業(yè)的運維能力，BIPV 項目均為業(yè)主自運維，且大部分由建筑運營單位（物業(yè)公司）運維。目前BIPV 項目缺乏專業(yè)運維人員與相應(yīng)的培訓(xùn)，業(yè)主自運維意識不強，運維僅限于發(fā)電量監(jiān)控。運維更換產(chǎn)品的成本高，部分甚至高于產(chǎn)品本身帶來的發(fā)電收益。BIPV 項目運維成本高，產(chǎn)品定制更換周期長，工程質(zhì)保期和產(chǎn)品質(zhì)保普遍比BAPV 量產(chǎn)產(chǎn)品短。工商業(yè)屋頂BIPV 項目目前正在探討光伏企業(yè)運維模式。

6.5 運行效果

從建成項目的運行情況看，BAPV 和部分新建BIPV 項目運行效果較好，基本達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果。運行5 年以上的BIPV 項目部分因缺乏運維，運行未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

目前大多數(shù)綠建三星建筑在設(shè)計階段考慮可再生能源，但實際實施少。業(yè)主認(rèn)為實施光伏的性價比低，安裝使用積極性低。主要原因有：（1）符合建筑美學(xué)要求、技術(shù)可行與經(jīng)濟性之間的平衡不容易，設(shè)計單位不太愿意采用規(guī)模化量產(chǎn)的BAPV 產(chǎn)品，更傾向采用可以隨建筑風(fēng)格調(diào)整變化的BIPV產(chǎn)品；（2）各家企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備不同，光伏產(chǎn)品的尺寸不統(tǒng)一，目前的幕墻產(chǎn)品多根據(jù)建筑設(shè)計要求定制，導(dǎo)致成本無法降低；（3）多數(shù)綠建建筑光伏部分在概念設(shè)計之后介入，設(shè)計師在概念設(shè)計時已經(jīng)確定了建筑形式，對光伏安裝的位置形式已經(jīng)確定，但具體施工圖設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)難度很大，造價遠(yuǎn)超預(yù)算，有的甚至無法實現(xiàn)。施工圖設(shè)計單位對光伏產(chǎn)品的認(rèn)知不足，或受制于概念設(shè)計方案無法根據(jù)最優(yōu)性價比來安排光伏。

總體而言，光電建筑的安裝形式、運行模式和商業(yè)模式多樣，運行效果良好，但仍然存在一體化應(yīng)用經(jīng)濟性不高的問題。

7 光電建筑建設(shè)與運行情況

（1）應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新。發(fā)展光電建筑從單體建筑視角轉(zhuǎn)移至城、縣、村、區(qū)，探討如何將光伏在內(nèi)的可再生能源在更廣的空間范圍內(nèi)高比例開發(fā)。推動城市和農(nóng)村大規(guī)模應(yīng)用可再生能源，實現(xiàn)用能電氣化、能源低碳化是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的前提。建筑脫碳又與工業(yè)、交通脫碳高度耦合。因而華南地區(qū)光電建筑的發(fā)展應(yīng)與城市規(guī)劃、片區(qū)規(guī)劃緊密結(jié)合起來，從更廣大的空間去探索太陽能應(yīng)用的可能性，開發(fā)更為豐富的應(yīng)用場景。建筑光伏系統(tǒng)是建筑綜合能源系統(tǒng)的一部分，應(yīng)從需求側(cè)出發(fā)深入挖掘節(jié)能潛力，并大幅提高能效，避免能源系統(tǒng)過（低）量配置，降低能源系統(tǒng)投資成本。建筑光伏要參與到新型電力系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)中來。主要是通過儲能技術(shù)、多能互補、智能運維來實現(xiàn)建筑負(fù)荷與新能源發(fā)電、電網(wǎng)的源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)同運行。

（2）關(guān)注重點領(lǐng)域。結(jié)合當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟性現(xiàn)狀，首先重點應(yīng)在工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)村建筑中推進光伏的開發(fā)利用。在農(nóng)村和工業(yè)區(qū)，采用市場化手段，引入投資企業(yè)開展集中統(tǒng)一屋頂光伏開發(fā)。在儲能技術(shù)經(jīng)濟性拐點到來時，在農(nóng)村結(jié)合光儲，推廣近零能耗建筑。在城市，結(jié)合建筑一體化技術(shù)，充分利用建筑頂面和立面建設(shè)光伏，加強需求側(cè)管理，發(fā)展光儲直柔建筑，通過規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能宣傳、雙控考核等方式引導(dǎo)相關(guān)建筑業(yè)主單位主動采用光伏技術(shù)，以實現(xiàn)減排目標(biāo)。

（3）開展零碳示范。開展零碳建筑示范，樹立未來城市樣板。高標(biāo)準(zhǔn)開展大灣區(qū)城市群建設(shè)，參考凈零碳排放示范區(qū)建設(shè)經(jīng)驗以及國內(nèi)外零碳城市建設(shè)經(jīng)驗，建設(shè)零碳城市群，率先實現(xiàn)8%的建筑可再生能源替代率和50%的新建建筑屋頂光伏覆蓋率目標(biāo)，引領(lǐng)經(jīng)濟社會實現(xiàn)全面綠色轉(zhuǎn)型。結(jié)合鄉(xiāng)村振興、城市更新，充分利用能量管理及儲能技術(shù)，開展零碳社區(qū)、低碳小鎮(zhèn)、光伏特色街區(qū)與小鎮(zhèn)示范建設(shè)。積極參與國家碳達(dá)峰試點建設(shè)。

（4）加強標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。加快制定適應(yīng)華南地域特點的近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)。在土地出讓、規(guī)劃許可等環(huán)節(jié)加強標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)與技術(shù)指引。建立與華南氣候光照特點及嶺南建筑特色相結(jié)合的光電建筑標(biāo)準(zhǔn)：如滿足華南地區(qū)光照特性的產(chǎn)品熱工特性標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品尺寸模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合多臺風(fēng)高濕熱條件的產(chǎn)品耐用性標(biāo)準(zhǔn)，符合華南建筑特色的光電建筑設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)，智能運維、運行評價標(biāo)準(zhǔn)等。政府在相關(guān)綠色建材采購標(biāo)準(zhǔn)中加入光伏建材的參數(shù)要求，在舊城改造、綠色社區(qū)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中明確光伏使用比例與標(biāo)準(zhǔn)，促進光伏等可再生能源的普及應(yīng)用。

（5）市場機制創(chuàng)新。完善市場機制，繼續(xù)開展分布式發(fā)電市場化交易試點建設(shè)，研究交易機制與價格，打破單體建筑產(chǎn)用電不平衡的狀態(tài)，提高建設(shè)光伏的投資收益；探討建筑體作為發(fā)-儲-用電力一體化的“虛擬電廠”參與電力市場的機制；進一步降低光電建筑參與碳交易市場的規(guī)模、費用門檻，探索適應(yīng)于建筑光伏發(fā)電參與碳交易的機制；加強綠色金融對光伏整縣推進項目的支持，降低光伏投資的融資成本；進一步明確分布式光伏和光電建筑規(guī)劃建設(shè)管理要求，清除機制障礙，優(yōu)化相關(guān)流程，提高效率。引導(dǎo)和建立行業(yè)的運維體系，建立安裝運維企業(yè)名錄，逐步培育運維市場。加強安全監(jiān)管，由政府部門組織開展光電建筑安全抽查，細(xì)化和落實部門監(jiān)管職責(zé)。制定針對光電建筑的補貼支持，對光伏建筑一體化應(yīng)用項目、居民建筑等經(jīng)濟性欠缺的項目開展補貼；支持建筑一體化光伏產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，開展新產(chǎn)品、新模式的示范，對新技術(shù)、新產(chǎn)品和示范項目開展資金獎勵，同時加強政策宣傳。

8 結(jié) 語

發(fā)展光電建筑是推動“雙碳”在建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳減排工作的重要抓手，目前建筑安裝光伏的比例較低，而資源空間較大。針對現(xiàn)有政策機制、商業(yè)運營模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題，應(yīng)從宏觀視角加強規(guī)劃統(tǒng)籌，加快產(chǎn)品技術(shù)與運營模式的創(chuàng)新應(yīng)用，以農(nóng)村和工商業(yè)園區(qū)為重點建設(shè)屋頂光伏，開展零碳建筑示范，以標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和政策機制創(chuàng)新為抓手，積極推動光電建筑高質(zhì)量發(fā)展，以推動低碳建筑的快速發(fā)展。