自工業(yè)革命以來(lái)，隨著人類活動(dòng)日益頻繁及社會(huì)快速發(fā)展，由二氧化碳排放引起的全球氣候變化已成為人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。因此“控碳”、“低碳”的呼聲越來(lái)越高。

2020年，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議也將做好“2030年碳達(dá)峰”“2060年碳中和”工作列為2021年八大重點(diǎn)任務(wù)之一。太陽(yáng)能光伏技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)等可再生能源利用作為“低碳”技術(shù)代表，正在被廣泛應(yīng)用。在商業(yè)建筑領(lǐng)域，光伏技術(shù)尤其受到關(guān)注。

本文將介紹一種將光伏與建筑結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)——BIPV(Building Integrated Photovoltaic)，也被稱作為光伏建筑一體化。

BIPV——光伏建筑的展望

光伏發(fā)電是利用“光生伏特效應(yīng)”將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的一項(xiàng)技術(shù)，具有能源質(zhì)量高、能源清潔、不受資源分布地域限制等特點(diǎn)。建筑行業(yè)作為“排碳大戶”，其低碳轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)便是使用可再生清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源。BIPV作為一種將光伏與建筑結(jié)合的前沿技術(shù)，普遍被行業(yè)認(rèn)為是未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)的主流發(fā)展方向。

一、光伏發(fā)電的飛躍式發(fā)展

太陽(yáng)能是人類取之不盡、用之不竭的清潔能源，也被大家稱為“黃金電”。在過(guò)去幾年中，作為最受關(guān)注的新能源類型，光伏發(fā)電在技術(shù)上突破了層層壁壘，從剛開(kāi)始的集中式大型光伏電站，到如今普及至商用、民用獨(dú)立光伏發(fā)電設(shè)備，光伏發(fā)電技術(shù)的成熟也使其可應(yīng)用場(chǎng)景更加多元化。

此外，得益于光伏晶硅類、薄膜類原材料價(jià)格的下降及制造工藝上的提升，光電轉(zhuǎn)換率得到大幅提高，度電成本下降幅度也十分可觀。英國(guó)三大股票經(jīng)紀(jì)商之一的伍德麥肯茲預(yù)計(jì)，中國(guó)將在2026年實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和傳統(tǒng)燃煤發(fā)電成本持平。

二、聚焦BIPV，綠建化迎來(lái)全新發(fā)展

“十一五”規(guī)劃之后，我國(guó)就將大廈的綠建化以及智能化減排當(dāng)作重中之重。相關(guān)行業(yè)也一直在向“碳中和”的目標(biāo)努力。實(shí)現(xiàn)低碳樓宇的關(guān)鍵一環(huán)便是“能源替換”，改變傳統(tǒng)樓宇用電方式，從而實(shí)現(xiàn)樓宇電力“自產(chǎn)自用”，來(lái)達(dá)到可持續(xù)化運(yùn)營(yíng)。其中，太陽(yáng)能光伏技術(shù)在建筑中的應(yīng)用在近幾年發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。

光伏與建筑結(jié)合主要分為兩種方式：光伏方陣與建筑的結(jié)合(BAPV)，例如在屋頂上安裝光伏系統(tǒng);光伏方陣與建筑的集成(BIPV)，應(yīng)用包含光電瓦屋頂、光電幕墻、光電采光頂和光電遮陽(yáng)板等。

相比于BAPV是將光伏設(shè)備安裝于建筑表面，BIPV是一種將光伏組件集成在建筑上的技術(shù)。

BIPV能將光伏方陣融于建筑，成為整體外部結(jié)構(gòu)的一部分，提高建筑整體利用率。因此在外觀、穩(wěn)定性、安全性和節(jié)能性等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

具體應(yīng)用方面，以光伏幕墻在樓宇中的應(yīng)用為例，BIPV一般采用半透明薄膜類光學(xué)玻璃材料，將傳統(tǒng)幕墻與光伏組件結(jié)合，其兼具發(fā)電、美觀、透光的作用。

通過(guò)將組件粘貼在玻璃上，鑲嵌于兩片玻璃之間，電池可將光能轉(zhuǎn)化成電能。其中的關(guān)鍵就是太陽(yáng)能光電池技術(shù)，它利用光電效應(yīng)使半導(dǎo)體材料或電解液中的電子移動(dòng)，從而產(chǎn)生電壓。

以北京世園會(huì)中國(guó)館為例，作為世園會(huì)標(biāo)志性建筑，其幕墻工程由江河幕墻承建，光伏發(fā)電系統(tǒng)由中清能承建。中國(guó)館采用的龍焱碲化鎘薄膜電池發(fā)電技術(shù)在保證40%透光率的同時(shí)能夠維持年發(fā)電量約8.3萬(wàn)度，等同于200多萬(wàn)只日光燈連續(xù)工作1小時(shí)的電量，相當(dāng)于每年減少二氧化碳排放約70.5噸。

三、BIPV技術(shù)成為光伏能源企業(yè)聚焦點(diǎn)

光伏行業(yè)中的龍頭企業(yè)例如隆基股份、東方日升、天合光能、晶科能源和英利等都將BIPV納入企業(yè)規(guī)劃中，來(lái)延伸、完善產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

光伏企業(yè)——英利集團(tuán)早在2005年便踏上了BIPV的探索之路。在那個(gè)連光伏都沒(méi)有普及的年代，英利集團(tuán)將保定“越秀大酒店”改造成了亞洲第一座太陽(yáng)能發(fā)電五星級(jí)酒店，成為了中國(guó)低碳建筑的標(biāo)桿。

“單晶王者”隆基股份在2020年完成了“隆頂”產(chǎn)品的下線及市場(chǎng)推廣，收購(gòu)國(guó)內(nèi)金屬圍護(hù)行業(yè)龍頭——森特股份 27.25%的股權(quán)，計(jì)劃結(jié)合森特股份在建筑屋頂設(shè)計(jì)、維護(hù)以及公司在 BIPV 產(chǎn)品制造上的優(yōu)勢(shì)，共同開(kāi)拓大型公共建筑市場(chǎng)。

“隆頂”主要面向于工商業(yè)屋頂用戶，定位于裝配式BIPV產(chǎn)品;隆基的另一款BIPV產(chǎn)品“隆錦”，則是針對(duì)建筑外立面開(kāi)發(fā)的屋面光伏產(chǎn)品。兩款產(chǎn)品的大力開(kāi)發(fā)及推廣展現(xiàn)了隆基對(duì)進(jìn)軍BIPV市場(chǎng)的決心。

光伏龍頭企業(yè)東方日升在BIPV技術(shù)上也推陳出新，于2021年2月推出了屋頂太陽(yáng)能組件Titan S(小泰坦)系列，該系列產(chǎn)品在溫度系數(shù)，發(fā)電性能等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用與居民屋頂及工商業(yè)屋頂。被網(wǎng)友們?cè)u(píng)為“真正的黑科技”。

結(jié)語(yǔ)

隨著光伏技術(shù)的高速發(fā)展，光伏電池轉(zhuǎn)換效率的提升以及度電成本的下降，BIPV的市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。為實(shí)現(xiàn)碳中和這一大目標(biāo)，布局BIPV也將成為新能源企業(yè)的重要一環(huán)。光伏和建筑行業(yè)的跨界融合將為兩個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)注入新鮮血液。

基于中國(guó)碳中和頂層設(shè)計(jì)，建筑行業(yè)積極推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型的背景下，億歐智庫(kù)正在撰寫《2021中國(guó)商業(yè)建筑碳中和實(shí)施路徑研究報(bào)告》，該報(bào)告目前正在開(kāi)題階段。