◎ 本刊記者 馮翔慧

綠色能源建筑與城市研究院（以下簡稱研究院）作為光伏建筑一體化（BIPV）的技術研發(fā)平臺，致力于綠色能源建筑與城市領域的建筑設計、城市規(guī)劃、能源協(xié)同、智慧能源等研發(fā)工作，以技術研發(fā)為基礎，以創(chuàng)新為主體，以產(chǎn)業(yè)化為目的，以市場需求為紐帶，著重解決國家重大需求和社會需求基礎問題，提出創(chuàng)新的、前瞻性的光伏建筑一體化研究方向，促進綠色能源與綠色建筑技術水平提高，解決能源可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境問題，力爭打造成為先進的光伏與建筑技術研發(fā)平臺、人才培養(yǎng)平臺、產(chǎn)業(yè)化平臺和國際化交流平臺。平臺建設方面，2022 年，經(jīng)沈陽市科學技術協(xié)會批準，凌文院士與沈陽建筑大學合作建立的“綠色能源建筑與城市系統(tǒng)工程院士工作站”正式掛牌運行，并向中國工程院備案。經(jīng)遼寧省科技廳、遼寧省發(fā)改委和遼寧省業(yè)技術研究院審批，研究院獲得“遼寧省光伏新材料與節(jié)能建筑重點實驗室”“遼寧省光伏新能源智慧建筑工程研究中心”“遼寧省產(chǎn)業(yè)技術研究院綠色能源建筑與城市研究所”三個省級平臺。為光伏與建筑領域的技術研發(fā)、成果轉化、產(chǎn)業(yè)孵化和人才培養(yǎng)提供了開放共享的高層次平臺。

建筑智慧能源管理與碳云平臺技術

突破核心技術，研發(fā)出光伏建筑一體化等技術產(chǎn)品

研究院團隊已研發(fā)出國際領先的光伏建筑一體化技術體系，進一步將光伏發(fā)電建材轉化為裝配式光伏建筑構件，建構了完整的光伏建筑一體化系統(tǒng)。光伏發(fā)電就地消納，讓每一棟建筑都能成為能源生產(chǎn)者，實現(xiàn)了光伏與建筑的有機結合。

光風儲智能一體化的區(qū)域性碳中和技術

團隊已取得國際領先的核心技術體系，包括玻鋁復合光伏建材技術、模塊裝配式光伏建筑構件技術、全信息數(shù)字化設計與評價技術、快速裝配式施工與維護技術、光熱利用與多能互補零碳建筑技術、建筑智慧能源管理與碳云平臺技術、光風儲智能一體化的區(qū)域性碳中和技術等七大核心技術，已具有50 項專利申請，授權38 項，形成了系統(tǒng)完整的知識產(chǎn)權保護體系。

全信息數(shù)字化設計與評價技術

研究院團隊主要研發(fā)產(chǎn)品為裝配式一體化光伏墻體、輕型復合光伏屋面、模塊化建筑單元。裝配式一體化光伏墻體，包括整體裝配式、框架裝配式和單元裝配式三個構造體系，從外向內由新型光伏組件層、仿生控制外循環(huán)通風器、空腔層、內保溫層、智能控制內循環(huán)新風機五部分組成，可替代傳統(tǒng)建筑墻體，給建筑穿上發(fā)電的外衣。光伏在發(fā)電的同時還會產(chǎn)生大量的熱能，該墻體采用仿生呼吸式空腔專利技術，冬季墻體空腔關閉，利用光伏熱能形成暖墻，余熱導入室內可為建筑輔助供暖；夏季空腔打開，通過煙囪效應將光伏熱量快速排出，光伏層還可以起到遮陽作用。光電光熱綜合利用，使建筑冬暖夏涼綜合節(jié)能10%以上。

輕型復合光伏屋面，采用柔性光伏技術，由柔性光伏組件與金屬屋面復合成一體化發(fā)電屋頂構件，能夠替代傳統(tǒng)屋面材料。柔性光伏組件具有能彎曲、重量輕的優(yōu)點，單位面積荷載遠低于傳統(tǒng)屋面，該成果可廣泛適用于大跨度輕質屋面系統(tǒng)。

光熱利用與多能互補零碳建筑技術

模塊化建筑單元，在工廠內完成80%的標準化加工，包括主體鋼結構、屋頂、門窗、地面、光伏墻體、集成式裝修、電氣線路、空調系統(tǒng)、給排水設施等，運輸?shù)浆F(xiàn)場后進行快速吊裝組合，完成現(xiàn)場建造和家具布置后，即可投入使用。該產(chǎn)品具有模塊化組合、無限擴展、內外裝修一體化、快速裝配，不占用土地、不破壞環(huán)境，能源自給自足的特點，可離網(wǎng)運行，廣泛適用于旅游開發(fā)、搶險救災、抗疫防護、健康養(yǎng)老等臨時建設用地和電網(wǎng)無法接入?yún)^(qū)域，尤其適用于邊塞島礁和邊防哨所的機動化、電氣化、智能化軍事設施。

注重成果轉化，落地項目產(chǎn)生巨大的示范效應

團隊已將現(xiàn)有研究成果應用于100 余個光伏建筑一體化示范項目，充分驗證了技術的成熟度和可行性，示范項目運行效果良好，產(chǎn)生了巨大的示范效應。

快速裝配式施工與維護技術

大連凱旋國際大廈災后重建BIPV 項目，為世界首座應用彩色光伏的百米高層建筑。凱旋國際大廈位于大連市金州區(qū)金馬路1 號，建筑高度98 米，功能為高層公寓及酒店。建筑呈門形，是大連金普新區(qū)的標志性建筑。2021 年8 月27 日，凱旋大廈由于火災原因外墻受到大面積損毀。災后重建工作引發(fā)了社會的強烈關注，光伏建筑一體化技術讓凱旋大廈重獲新生，成為引領城市綠色低碳發(fā)展的“未來之門”。新凱旋大廈光伏墻體面積達到3100 平方米，總裝機量247.69 千瓦，年發(fā)電量20萬度，直接經(jīng)濟收益為10 萬元/年。在生態(tài)效益方面，新凱旋大廈每年可降低碳排放約110噸，相當于種植2.5萬棵樹的碳匯，實現(xiàn)建筑減碳30%以上！

廣東惠州潼湖科技小鎮(zhèn)項目

廣東惠州潼湖科技小鎮(zhèn)項目，為我國首座銅銦鎵硒全覆蓋式BIPV 項目。該示范建筑位于廣東省惠州市仲愷高新技術開發(fā)區(qū)潼湖科技小鎮(zhèn)內，總建筑面積5468.52m2，采用光伏組件作為建筑外裝飾幕墻。項目總計使用光伏組件2037 塊，總裝機容量為198.61kW，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)、就近高效利用”分布式發(fā)電模式，有效避免了地面電站占地大、儲能設備造價高的問題。項目建成后，年發(fā)電量為12.3 萬度，可以滿足建筑近10% 的用電需求（國家《綠色建筑評價標準》（GB／ T50378-2014）5.2.16 規(guī)定，可再生能源提供發(fā)電比例≥ 4% 就可以獲得該項的滿分10 分）。該項目BIPV 系統(tǒng)提供的發(fā)電比例遠大于國家標準，進一步提升了建筑的綠色發(fā)展水平。

國家能源集團BIPV 中心項目

國家能源集團BIPV 中心項目，為我國第一座全裝配式銅銦鎵硒BIPV 項目。BIPV 建筑能源集控與實驗平臺，簡稱BIPV 中心，位于北京昌平區(qū)未來科學城低碳研究院園區(qū)內。BIPV 中心長47m（主體38m），寬20m，高9m，占地面積約752.97m2，建筑面積1063.69m2。主體建筑高8.67m，東側附建一座光伏光熱效應試驗塔，高18.57m。項目東西南立面及屋頂敷設薄膜光伏組件1155 塊，總裝機容量112.60kW，預計年發(fā)電量7.5 萬度，全部自發(fā)自用，可滿足與BIPV 中心同樣大小的辦公建筑的35%～40%的用電量（國家規(guī)范辦公建筑耗電量30～70W/m2，0.24～0.56 度電/m2）。

海南陵水珊瑚宮殿商業(yè)綜合體科技示范項目

海南陵水珊瑚宮殿商業(yè)綜合體科技示范項目。項目占地23484m2，總建筑面積51777m2，功能包括商鋪、超市、影院及餐飲等，是一座全功能的商業(yè)綜合體，于2019 年11 月投運。該項目3 棟建筑物建筑外立面采用BIPV 方式建設，鋪裝面積1357m2，布置彩色光伏組件1271 塊，其中淺灰 色416 塊(70.2W）、藍 色358 塊(72W)、深灰色(鼠灰)393 塊(86W)，裝機容量88.761kW。該項目作為國內首次使用彩色光伏組件的商業(yè)綜合體，主要采用開放式橫向明框幕墻結構將組件布置在外廊欄桿位置，與普通玻璃欄桿交替混合使用。項目建成后，年發(fā)電量為4.6 萬度。

國華投資東臺海上風電運維綜合樓示范項目。項目位于江蘇省鹽城市東臺市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，建筑面積2232m2，為3 層鋼筋混凝土框架填充墻結構。示范樓宇外立面全部采用BIPV 方式建設，共布置光伏組件1352 塊，其包含76 塊定制尺寸組件和兩種定制顏色（松鼠灰色、窗灰色）。此示范項目光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量115.3kW，理論年發(fā)電約7.6 萬度，運營模式為自發(fā)自用、余量上網(wǎng)。

低碳研究院二期105 單元示范項目。項目位于低碳研究院二期105 單元示范項目園區(qū)北側中試廠房區(qū)域，總建筑面積33076m2，建筑高度23.7m，耐火等級一級。105廠房僅南外立面采用BIPV 方式建設，共使用光伏組件1544 塊，其中標準組件(1200mm×600mm，97.5Wp/ 塊)1391塊，非標組件(900mm×600mm，72.3Wp/塊)153塊，裝機容量146.7kW，理論年發(fā)電量約14.4 萬度。該項目采用“光伏暖墻”設計新理念，利用冬季光伏幕墻的封閉空腔形成暖墻效應，達到建筑高效節(jié)能效果；同時在夏季利用“煙囪效應”達到光伏組件降溫的目的，提高光伏發(fā)電效果。

沈陽萬博材料研究中心分布式光伏電站項目

沈陽萬博材料研究中心分布式光伏電站項目。該項目位于沈陽市渾南區(qū)創(chuàng)新路156 號，光伏安裝面積9000m2，采用低壓用戶側多點并網(wǎng)形式。在圖書館和多功能廳的屋面安裝760kW 光伏組件，圖書館及展廳建筑面積23000m2，用電負荷為150W/m2，日用電量約2 萬度，光伏所發(fā)電量占比12%。該項目采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，年發(fā)電量90 萬度，所發(fā)電量可為沈陽萬博材料研究中心提供綠色清潔的能源供應。該項目充分利用建筑物空間，不額外占用土地。發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中無噪音、無污染排放、無光污染，光伏屋面通過太陽能組件發(fā)電，每年可節(jié)約200 噸標煤，減少二氧化碳排放400 噸。

國華大連自貿(mào)區(qū)BIPV 分布式光伏一批次項目。項目位于遼寧省大連市自貿(mào)區(qū)，包含一號工業(yè)園、二號工業(yè)園、奧闌工業(yè)園、自貿(mào)大廈、國貿(mào)中心D 及E 座辦公樓，在建筑屋面和立面安裝光伏，屋面采用單晶硅光伏組件，立面采用銅銦鎵硒光伏組件，總裝機容量約2.0968MWp，年發(fā)電量245.5368 萬度，25 年內發(fā)電總量可達到6138 萬度，減排二氧化碳51076 噸。

國華天津風電基地辦公樓項目

國華天津風電基地辦公樓。項目位于天津濱海新區(qū)小王莊，為神華小王莊四期50MW 風電項目綜合樓，建筑共3 層。在綜合樓屋頂及南立面安裝光伏組件，裝機量64.37kW，預估年發(fā)電量6.31 萬度。

推動建筑革命，為碳中和碳達峰貢獻更大力量

展望未來，研究院將進一步加強城市建筑技術創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)，推動建筑革命與能源革命，推動建筑成為能源生產(chǎn)者，推動城市成為能源供給者，為我國的城市建筑節(jié)能環(huán)保和綠色低碳及碳中和碳達峰貢獻更大力量。

推動建筑革命與能源革命。研究院堅決貫徹習近平總書記在二十大報告中提出的“推動綠色發(fā)展，積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動，深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設新型能源體系”的重要指示，大力發(fā)展綠色能源建筑與綠色能源城市事業(yè)。綠色能源建筑充分利用建筑物屋頂與立面垂直空間，不額外占用土地。發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中無噪音、無污染排放、無光污染。在建筑施工過程中無噪音、粉塵、運輸車輛排放等污染。綠色能源建筑通過光伏組件每發(fā)1 度電，節(jié)省306.4 克供電煤耗，減排二氧化碳838 克、二氧化硫0.176 克、氮氧化物0.184克、煙塵顆粒物0.036克，極大緩解城市大氣污染問題（數(shù)據(jù)來源：《2020 年度火電行業(yè)環(huán)境評估報告》）。

推動建筑成為能源生產(chǎn)者。據(jù)相關研究預測，到2040 年建筑行業(yè)終端能源消費的增長量將占全球能源增長的三分之一。大規(guī)模推廣綠色能源建筑，可使建筑從能源消耗者變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)者。所發(fā)電力直接在建筑中消耗，能夠達到電能的高效利用，有助于實現(xiàn)零能耗建筑甚至是能量盈余建筑。在獲得大規(guī)模應用后，將有可能實現(xiàn)負荷脫網(wǎng)甚至用戶脫網(wǎng)。100 兆瓦火電廠占地約為82400m2，建設投資約為3.5 億～3.8 億元，綠色能源建筑的推廣將降低電力基礎設施投入。

推動城市成為能源供給者。傳統(tǒng)意義上的城市是能源的消耗者，全世界80%的能源消耗集中在城市。隨著經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化的加速，城市能源需求仍在不斷增長。數(shù)據(jù)指出，2018 年全國建筑運行階段能耗為10億噸標準煤，占全國能源消耗總量的21.7%，其中，公共建筑能耗3.83億噸標準煤，占比38.3%。全國建筑運行階段碳排放21.1 億噸二氧化碳，占全國能源碳排放比重的21.9%，其中公共建筑碳排放7.84 億噸二氧化碳。這些數(shù)據(jù)表明，公共機構節(jié)約能源資源還有很大潛力。在城市中大力發(fā)展可再生能源，借助綠色能源建筑技術構建清潔、低碳、智能化的城市能源互聯(lián)網(wǎng)，可使城市轉型為能源供給者（數(shù)據(jù)來源：《中國建筑能耗研究報告2020》）。