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給建筑穿上發電“外衣”——光伏建筑一體化發展一瞥

來源: 時間:2023-11-23 13:55:35 瀏覽次數:

從高空俯瞰,雄安高鐵站外觀呈水滴狀橢圓造型,恰似一瓣青蓮上的露珠,不僅外觀設計獨具魅力,實用價值也得到充分體現。據了解,這是一座“會發電”的火車站,屋頂鋪有4.2萬平方米的光伏組件,采用“光伏建筑一體化(BIPV)”的方式設置發電系統,有效節約電能30%,可實現“自發自用、余電上網”,光伏屋頂年均發電量580萬千瓦時,每年可減少二氧化碳排放4500噸。在這里,光伏設備不再是單純的發電工具,而是與整體建筑融為一體,共同展現雄安高鐵站的建筑設計之美。

光伏建筑一體化是踐行綠色發展理念,助力建筑業加快實現綠色低碳發展,落實國家“雙碳”戰略的重要途徑。近日,住房和城鄉建設部、工業和信息化部等五部門組織開展第四批智能光伏試點示范活動,在試點示范內容中優先考慮光儲融合、建筑光伏等,其中建筑光伏方面包括光伏作為建筑屋頂、幕墻或遮陽等建筑構件與建筑有機結合,光伏發電與建筑用電負荷匹配的建筑光伏項目。

在廣東省深圳市住房和建設局公布的2023年度光伏建筑一體化試點項目中,南山區百校煥新工程——育才四小,作為政府投資的公共建筑,項目采用碲化鎘光伏發電玻璃與彩釉玻璃相結合的形式,應用于建筑屋面,兼具遮陽、防水功能,安裝面積約500平方米,BIPV裝機容量為39.65千瓦時,年發電量約3.97萬千瓦時。深圳北站綜合交通樞紐分布式光伏綠色能源項目,采用發電效率10.9%的彩色透光碲化鎘光伏組件,應用于深圳北站東、西廣場連廊頂部。

作為我國首個國家級零碳示范區——博鰲零碳示范區所在地海南瓊海東嶼島上,光伏科技的引入,讓這座小島朝著綠色低碳方向拔節生長。“博鰲亞洲論壇新聞中心年耗電量從80萬度降低到60萬度,這60萬度全都用的是‘綠電’。”60萬度“綠電”從何來?相關負責人表示,仰仗頭頂的陽光以及吹來的海風:屋頂光伏、立面光伏及廣場光伏地磚收集太陽能,游船碼頭上花朵風機被海風持續推動。

陸地面積約1.78平方千米的東嶼島,林地面積有限,要想實現零碳目標,關鍵要做“加減法”——大力發展清潔能源,減少碳排放量。于是,通過綠色節能改造升級,充分利用島內博鰲亞洲論壇大酒店、新聞中心、停車場等可利用的屋頂、立面和空地,為它們換上與眾不同的“新衣”——BIPV光伏發電產品,源源不斷地為博鰲亞洲論壇提供綠電供應和保障。同時,為了確保建筑更美觀、產品更可靠,相關設計團隊充分考量了光伏與建筑的結合,充分利用建筑空間,在不影響建筑透光的情況下,設計了光伏屋頂、玻璃幕墻、光伏發電玻璃、光伏發電欄桿等產品,實現光伏產品與建筑融合,也讓光伏的應用場景更加多元化。

在廣東省清遠市清城區,沿著環城東路向北走,一座不規則馬鞍形建筑映入眼簾,這便是清遠奧體中心,該建筑屋面造型復雜,外形由57片“花瓣”聚攏而成。每片“花瓣”又從46.3米高的屋面順延到幕墻系統,中間還包含著光伏玻璃、幕墻玻璃、幕墻鋁板等不同構造層。施工團隊以金屬屋面建造優勢為基礎,制定“金屬屋面+光伏”的戰略路線,在3.5萬平方米金屬屋面中,3100平方米碲化鎘薄膜太陽能屋面系統以條帶狀造型嵌入。該太陽能系統光電轉化率約15%,投入使用后預計每年可發電35萬度,相當于減少排放二氧化碳約33萬噸。在屋面板間嵌入太陽能電路板,對屋面板防水性能和電路板吸收效率都是巨大考驗。項目團隊在現場設置了1:1樣板段,搭建太陽能電路板的BIM模型,通過與屋面模型進行合模,精準指導現場施工,確保實現兩種材料接縫安裝零誤差,成功實現碲化鎘薄膜太陽能系統效率最大化。安裝后的太陽能光伏系統除提供場館內正常的用電需求外,還能給外部電網提供支持。

行業的高質量發展,離不開政策的支持。近年來,我國接連出臺多項光伏建筑行業相關政策,其中《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》中明確了要鼓勵智能光伏與綠色建筑的融合創新發展;《2030年前碳達峰行動方案》提出,到2025年新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%;《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》提出推進新建建筑太陽能光伏一體化設計、施工、安裝。此外,地方政府也不斷加大政策引導和支持力度,目前陜西、浙江、廣東、安徽等地明確了光伏建筑補貼政策,引導產業轉型升級,鼓勵企業投入資金研發,通過材料創新、技術創新、工藝創新降低光伏建筑一體化成本,擴展應用場景。

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