光伏建築一體化(BIPV)的本質屬性

BIPV的優(you) 缺點

BIPV的優(you) 點

BIPV發展如此迅猛，與(yu) 它本身具有很多優(you) 點密不可分，總結起來主要有以下幾點:

（１）綠色能源光伏建築一體(ti) 化利用的是太陽能發電，太陽能作為(wei) 最清潔幹淨的可再生能源，不會(hui) 對生態環境造成汙染。在對 BIPV 組件進行的生命周期評估中，模擬數據表明 BIPV 組件從(cong) 獲取原材料，生產(chan) 、使用直至廢棄的整個(ge) 過程的年度碳排放量遠遠低於(yu) 傳(chuan) 統能源發電，並且隨著光伏儲(chu) 能係統的技術成熟，相信能夠進一步降低 BIPV 的碳排量。

（２）自給自足減少輸電過程中的損耗，BIPV 的使用將提高建築物的整體(ti) 能源效率，就地發電可以最大限度地減少輸配電損耗，提高電力輸出效率，最終降低太陽能發電的成本。

（３）空間利用率高與(yu) 安裝麵積有限的傳(chuan) 統太陽能電池板 (BIPV) 不同，BIPV 係統不需要額外的土地麵積，因為(wei) 它們(men) 取代了傳(chuan) 統的建築材料，充分利用了建築物外表麵的空間，讓更多的建築類型能夠使用太陽能發電。

BIPV的不足

雖然近年來 BIPV 產(chan) 業(ye) 發展迅猛，國家和地方也出台了很多支持政策，但總體(ti) 來看，其商業(ye) 化程度仍然不是很高，僅(jin) 占光伏應用的1%~3%。造成這種困境的原因如下:

（１）供需不匹配

BIPV最常見的問題是供需不匹配問題，太陽輻射在中午達到峰值時所產(chan) 生的太陽能最高，然而由於(yu) 人們(men) 現代生活的用電模式，午時的用電率 一般較低，用電高峰期是在太陽能不再可用的日落之後，這導致了當用電需求較高時，僅(jin) 僅(jin) 依靠太 陽能無法滿足生產(chan) 生活需求，當用電需求較低時，額外的電力被輸送到電網中,從(cong) 而造成供需不匹 配，形成鴨子曲線，研究表明為(wei) 了彌補用電高峰期的需求，電網供電無法靈活響應太陽能供應的快速起伏，關(guan) 閉和重新啟動發電機不僅(jin) 在經濟上不可行，而且會(hui) 產(chan) 生額外的碳排放。

（２）日常維護困難

在空氣汙染嚴(yan) 重地區，灰塵積累成了影響光伏組件性能的一個(ge) 重要因素，使用傳(chuan) 統的人力很難解決(jue) 這個(ge) 問題，因為(wei) BIPV 的大小、陣列或建築物高度的變化會(hui) 使得清潔工作更為(wei) 複雜。目前市麵上很少有除塵機器人能夠很好的解決(jue) BIPV 組件清潔的問題，BIPV 專(zhuan) 用的清潔工具需要在設計階段考慮實際操作、能耗、滑動等因素，同時，BIPV 作為(wei) 建築物的構件，一旦出現問題，維修過程會(hui) 影響建築物的正常使用，因此對 BIPV 組件或係統運行的穩定性要求極高，目前的製造水平還有待提高.

（3）削弱建築防火性

在對BIPV係統進行的耐火試驗和玻璃破碎試驗中，分別測試了 BIPV 作為(wei) 建築物不同組成部分的耐火特性，結果表明當 BIPV 作為(wei) 屋頂和幕牆時有較高的火災風險，這是因為(wei) 接線盒和串接器中的電弧是極度易燃的，一旦暴露於(yu) 建築物外部的火源將會(hui) 造成嚴(yan) 重後果。

（４）相應規範不完善

在國際規範 IEC63092 裏涵蓋了與(yu) BIPV 相關(guan) 的電氣技術、結構以及安全的要求，但由於(yu) 缺少實際設計中的指導建議以及 BIPV/ T（Building Integrated Photovoltaic/Thermal）和供暖通風與(yu) 空氣調節 HVAC（Heating，Ventilation and Air Conditioning）集成的相關(guan) 信息，造成的“灰色地帶” 可能存在未意識到的隱患。目前常用的BIPV 測試是由IEC（International Electrical Technical Commission，IEC61215）和UL（Underwriter Laboratories Inc ,UL（Underwriter Laborato-ries Inc，UL 1703）規定的。然而，一些重要的測試，比如衝(chong) 擊、推力、溫度循環和火災危險性測試沒有包括在 IEC61215 中；又比如紫外線和低輻照度測試沒有包括在 UL1703 中。

（５）建造成本較高

光伏建築較一般建築來說建造成本較高，這是造成該技術在我國發展困難的主要因素。從(cong) 光伏發電的電價(jia) 成本來看，除政府補貼收入外，還受到裝機成本、光照條件、投資回收期和運營維護費用等因素的影響，另外，大多數已經投入使用的 BIPV 係統都是根據建築物獨特的特征定製設計的，比如建築的類型、位置、方向、氣候等。對於(yu) 之後的設計，現有係統無法作為(wei) 參考或套用，這也增加了設計成本。

未來展望

（１）規範化

光伏組件在實際設計施工過程中涉及多個(ge) 技術環節，每個(ge) 環節都需要對應的標準。若同時考慮回報率和一體(ti) 化水平的因素，則需要謹慎製定一套標準來實現，現階段，我國在 BIPV 方麵還處於(yu) 高速發展階段，缺乏完善的體(ti) 係與(yu) 規範、標準。要解決(jue) 這些問題，應當結合實際情況製定可供參考的標準。除了 2.2 節提及的規範外，還有一些其他的規範，如 EN50583 是光伏在建築中應用的標準,，以及IEC61730 為(wei) 光伏模塊的安全認證標準，未來可在這些現有規範的基礎上結合實際施工製定更完善的行業(ye) 標準，並且可通過定向培養(yang) 專(zhuan) 業(ye) 的設計師以及現場施工人員使建設 BIPV 係統更加安全。

（２）信息化

光伏建築設計需要考慮陰影與(yu) 遮蔽的問題，相關(guan) 研究表明，光伏熱斑對光伏電池的影響嚴(yan) 重，即使有小部分被遮蔽也能造成很高的能量損失，由於(yu) 城市中的建築物往往比較密集，所以陰影與(yu) 遮蔽是不得不考慮的問題，為(wei) 了解決(jue) 此問題，安裝前必須對周圍環境進行考察，為(wei) 了防止出現陰影等情況，應仔細確定安裝光伏組件的地點，目前PVSOL，RETScreen，PVSystem 等光伏設計軟件已能結合不同地區的天氣日照信息計算出組件的z佳斜角，然而 BIPV 的計算需要更多考慮周邊環境帶來的影響，相信隨著信息化平台的優(you) 化，在未來 BIPV 亦可結合BIM（Building Information Mode-lling） 和GIS（Geological Information System）設計出更精準的模型，例如在建築立麵上的z佳布置地點、最優(you) 角度和朝向、經濟可行性等。

（３）普及化

BIPV 發展的最大阻礙是其高昂的成本，BIPV 係統的初始成本包括逆變器、儲(chu) 能係統或電網計量連接設備、故障保護、布線等成本，以及設計和安裝的費用，相信未來隨著技術逐漸成熟，BIPV 的設計以及產(chan) 品的標準化會(hui) 降低成本費用。另外，能獲得一個(ge) 光伏發電上網的固定電價(jia) 也能使成本降低，BIPV 在實際工程中的應用亦會(hui) 更普及。

（４）完善的配套設施

將 BIPV 作為(wei) 產(chan) 品投入市場並得到廣泛使用首先需要建立完善的配套維護設施和方案，例如清潔機器人、檢修設備、故障應急預案等。建議製造商根據他們(men) 的目標市場開發相關(guan) 產(chan) 品，並且光伏組件作為(wei) 建築的一部分最終旨在服務於(yu) 人，節能環保的同時也要保證居住舒適度，比如在組件故障時如何通過儲(chu) 備供電方案不影響居民正常用水用電也是需要考慮的。