朱薇樺，陳浩波，舒 杰

（1.廣東省太陽(yáng)能協(xié)會(huì)，廣州 510640；2.中國(guó)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(chǎng)景，光伏與建筑融合具有獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，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(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(shí)，還能夠保溫隔熱，進(jìn)而降低室內(nèi)冷熱負(fù)荷，實(shí)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(lái)看，按照光伏組件是否具備建筑維護(hù)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(gè)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(kāi)展光電建筑示范項(xiàng)目建設(shè)，“十二五”“十三五”在國(guó)家政策激勵(lì)下快速發(fā)展，在產(chǎn)品技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、政策機(jī)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(chǎng)重點(diǎn)在廣東省。本文以廣東為例開(kāi)展研究，在對(duì)廣東省政策、標(biāo)準(zhǔn)、典型案例與相關(guān)企業(yè)開(kāi)展調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)發(fā)展問(wèn)題，提出發(fā)展建議。

1 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

國(guó)外對(duì)于光電建筑的研究較早。20 世紀(jì)90 年代起，美國(guó)、日本及歐洲各國(guó)制定可再生能源、節(jié)能建筑等法規(guī)，發(fā)布屋頂計(jì)劃與陽(yáng)光規(guī)劃等，通過(guò)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(yáng)電池實(shí)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(guó)First Solar 公司的碲化鎘（CdTe）電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到22.1%。韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)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(jì)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(yáng)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(kāi)發(fā)一款具備集熱與除甲醛功能的墻系統(tǒng)，利用太陽(yáng)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(shí)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(jì)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(duì)2009 年至2018 年間12 個(gè)國(guó)家的45 個(gè)非住宅建筑附屬BIPV 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行。SHIRAZI 等[11]用Python 軟件開(kāi)發(fā)城市地區(qū)BIPV 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)工具，該工具為建筑設(shè)計(jì)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(yáng)能規(guī)劃決策的方法。

我國(guó)光電建筑自2008 年開(kāi)展示范建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、研發(fā)的重點(diǎn)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(jiǎn)稱“隆基股份”）異質(zhì)結(jié)（heterojunction technology,HJT）電池實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)26.3%，是目前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率[12]。組件方面，晶科能源控股有限公司（簡(jiǎn)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(jiǎn)稱“龍焱”）和中山瑞科新能源有限公司（簡(jiǎn)稱“瑞科”）在彩色BIPV 產(chǎn)品制備方面引入新工藝，目前通過(guò)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(duì)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(shí)間，降低了成本。在構(gòu)件化產(chǎn)品方面，李夢(mèng)[16]設(shè)計(jì)開(kāi)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(kāi)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(duì)建筑耗能影響。汝軍紅等[17]研究了單元裝配式幕墻，實(shí)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(tuán)（簡(jiǎn)稱“漢能”）、中國(guó)建材集團(tuán)（簡(jiǎn)稱“中建材”）、保定嘉盛光電科技股份有限公司（簡(jiǎn)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(tuán)隊(duì)對(duì)不同通風(fēng)方式下光伏立面墻的電熱性能進(jìn)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(cè)試角度，指出應(yīng)滿足的電氣、機(jī)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(xiàng)電氣指標(biāo)，機(jī)械荷載、抗剝落性等7 項(xiàng)機(jī)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(xiàng)燃燒性能。

2 光電建筑安裝規(guī)模現(xiàn)狀

2020 年全球累計(jì)光伏裝機(jī)容量756 GW[21]，中國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)253 GW[22]，是全球光伏安裝最多的國(guó)家。光電建筑是光伏應(yīng)用的重要分支，根據(jù)國(guó)際能源署光伏組織（IEA-PVPS）預(yù)測(cè)，全球光電建筑市場(chǎng)約為1 GW/a。中國(guó)光伏安裝中，分布式光伏累計(jì)裝機(jī)78.15 GW，占比31%。截至2019 年底，全國(guó)累計(jì)光電建筑應(yīng)用裝機(jī)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(jì)安裝規(guī)模3 850 MW。其中居民分布式光伏安裝4.6 萬(wàn)戶，裝機(jī)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(jī)的88%，粗略估計(jì)安裝面積約達(dá)到3 500 萬(wàn)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(chǎng)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(xiàng)目裝機(jī)中，以BAPV 為主，BIPV 的裝機(jī)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(jià)高，安裝光伏的經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，是居住建筑光伏應(yīng)用的主要場(chǎng)景。公共建筑中以酒店、辦公樓、商場(chǎng)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(guó)家對(duì)光伏扶貧項(xiàng)目實(shí)施高電價(jià)的激勵(lì)，安裝量也較高。

從圖2 廣東省分布式光伏裝機(jī)與增長(zhǎng)情況來(lái)看，建筑光伏安裝規(guī)模呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)（除2018年國(guó)家政策調(diào)整安裝量激增外）。從累計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，廣東省分布式光伏累計(jì)裝機(jī)量全國(guó)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(guó)排第7 位。

圖2 廣東省分布式光伏裝機(jī)規(guī)模與增長(zhǎng)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(jìn)一步引導(dǎo)。

3 光電建筑相關(guān)政策

我國(guó)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(guó)的綠色建筑自2007 年開(kāi)始試點(diǎn)示范，經(jīng)歷了快速發(fā)展到轉(zhuǎn)型提升，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》《綠色建筑行動(dòng)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》將評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)調(diào)整至建筑工程竣工后進(jìn)行，將對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求新建建筑應(yīng)安裝太陽(yáng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的編制已經(jīng)啟動(dòng)，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(jiàn)等均將推動(dòng)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(tái)了綠色建筑專項(xiàng)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(jí)以上人民政府應(yīng)當(dāng)推動(dòng)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(jìn)行建設(shè)。廣東省打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)專項(xiàng)資金對(duì)二星級(jí)以上綠色建筑給予資金獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)可再生能源建筑應(yīng)用項(xiàng)目，專項(xiàng)資金獎(jiǎng)勵(lì)不超過(guò)項(xiàng)目總投資額的40%[29]，但總體資金支持規(guī)模較小，未對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行篩選。深圳市工程建設(shè)領(lǐng)域綠色創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)資金以及南山區(qū)自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金綠色建筑分項(xiàng)[30]，獎(jiǎng)勵(lì)可再生能源建筑應(yīng)用項(xiàng)目。

3.2 能源及用電相關(guān)政策

2009 年中華人民共和國(guó)財(cái)政部、中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合開(kāi)展光電建筑示范，對(duì)建筑光伏應(yīng)用實(shí)行安裝補(bǔ)貼。2013 年，隨著國(guó)家發(fā)展改革委《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)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(xiàng)目建設(shè)在國(guó)家度電補(bǔ)貼政策的刺激下提速發(fā)展，度電補(bǔ)貼在7 年的時(shí)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(jìng)爭(zhēng)性配置補(bǔ)貼資金，逐步過(guò)渡到平價(jià)狀態(tài)。2020 年起，國(guó)家政策基本明確了光伏去補(bǔ)貼平價(jià)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(guó)家發(fā)展改革委《關(guān)于2021 年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》提出，2021 年對(duì)居民安裝光伏提供0.03 元/(kW·h) 補(bǔ)貼，新建項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)按當(dāng)?shù)厝济夯鶞?zhǔn)電價(jià)執(zhí)行，新建項(xiàng)目可自愿通過(guò)參與市場(chǎng)化交易形成上網(wǎng)電價(jià)。在平價(jià)分布式光伏建設(shè)方面，國(guó)家能源局開(kāi)展整縣屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)工作[33]。31 省676 個(gè)縣報(bào)送試點(diǎn)方案[34]，計(jì)劃2023 年前達(dá)到黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂、公共機(jī)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(guó)家政策的出臺(tái)，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(bǔ)貼等方面給予支持。尤其是經(jīng)濟(jì)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(lè)清市、蘇州工業(yè)園、南京市、南京市江寧區(qū)等）陸續(xù)出臺(tái)綠色發(fā)展政策，繼續(xù)延長(zhǎng)對(duì)光伏發(fā)電的補(bǔ)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(shí)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(kāi)發(fā)區(qū) 廣州高新區(qū)促進(jìn)綠色低碳發(fā)展辦法》[35]，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目投資方按發(fā)電量補(bǔ)貼0.15 元/(kW·h)（非公共機(jī)構(gòu)建筑）、0.3 元/(kW·h)（公共機(jī)構(gòu)建筑）；對(duì)應(yīng)用方按項(xiàng)目裝機(jī)獎(jiǎng)勵(lì)0.2 元/W，最高200 萬(wàn)元。

2021 年5 月，為應(yīng)對(duì)電力供應(yīng)偏緊狀況，促進(jìn)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(tái)有序用電措施，對(duì)企業(yè)新安裝光伏發(fā)電設(shè)備給予補(bǔ)貼支持，要求裝機(jī)容量500 kW 以上，補(bǔ)貼金額在10～ 30 萬(wàn)元不等。

2021 年9 月肇慶高新區(qū)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(xiàng)目，補(bǔ)貼300 元/kW，每個(gè)企業(yè)補(bǔ)貼總額不超過(guò)100 萬(wàn)元。

3.3 碳減排政策

國(guó)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(kāi)發(fā)成為中國(guó)核證自愿減排量（Chinese Certified Emission Reduction,CCER），可以通過(guò)碳排放交易獲得額外收入。2021 年實(shí)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(guò)企業(yè)應(yīng)清繳碳排放配額的5%。以廣州平均日照條件計(jì)算，1 MW 光伏電站一年發(fā)電約100 萬(wàn)MW·h，按照生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的2021 年全國(guó)電力平均排放因子0.5839 tCO2/(MW·h)計(jì)算，減排二氧化碳 583.9 t；按照全國(guó)碳市場(chǎng)2021 年平均掛牌交易價(jià)格47.16 元/t 計(jì)算，預(yù)計(jì)交易總金額2.75 萬(wàn)元。

在全國(guó)建立統(tǒng)一碳市場(chǎng)之前，全國(guó)7 個(gè)碳交易試點(diǎn)地區(qū)可以使用CCER 抵消碳排放，開(kāi)發(fā)CCER項(xiàng)目可以在碳市場(chǎng)上交易。但由于抵消管理辦法不明確，項(xiàng)目申報(bào)要求復(fù)雜，CCER 供大于求等原因，實(shí)際光伏項(xiàng)目開(kāi)發(fā)CCER 并形成交易的非常少。由于CCER 開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、流程復(fù)雜，單個(gè)項(xiàng)目前期開(kāi)發(fā)成本在10 萬(wàn)元以上，因此光伏項(xiàng)目裝機(jī)在20 MW以上才具有開(kāi)發(fā)價(jià)值。對(duì)于建筑光伏來(lái)說(shuō)很少能滿足開(kāi)發(fā)CCER 的經(jīng)濟(jì)性要求。

廣東省的碳普惠機(jī)制[36]對(duì)于5 MW 以下由個(gè)人或小微企業(yè)投資建設(shè)的分布式光伏項(xiàng)目通過(guò)碳普惠核證減排量可在廣東碳市場(chǎng)進(jìn)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(qǐng)，且存在一定的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，一般要求3 MW 運(yùn)行一年（或者容量低的項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)要求更長(zhǎng)）。目前實(shí)際可以通過(guò)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(xiàng)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(guó)際上共有6 項(xiàng)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(guó)內(nèi)現(xiàn)行與建筑光伏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)約104 項(xiàng)。其中分布式通用標(biāo)準(zhǔn)30 項(xiàng)，建筑光伏專用標(biāo)準(zhǔn)43 項(xiàng)，居民家庭光伏標(biāo)準(zhǔn)30 項(xiàng)[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(jī)構(gòu)分散。適用于BAPV 的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括了評(píng)估、設(shè)計(jì)、施工、安裝、驗(yàn)收及安全等方面的標(biāo)準(zhǔn)，較為齊全；針對(duì)BIPV 的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括了設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)、驗(yàn)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(xiàng)，其中包括2 項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)，7 項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（廣東省太陽(yáng)能協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)）；工程標(biāo)準(zhǔn)8 項(xiàng)，服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)1 項(xiàng)。另有1 項(xiàng)太陽(yáng)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(duì)光伏應(yīng)用的過(guò)程給出參數(shù)建議，建筑設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外光電建筑發(fā)展情況。

表1 國(guó)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(shì)，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(jià)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(jī)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(jī)聚合物電池因穩(wěn)定性問(wèn)題僅在國(guó)外有個(gè)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(kuò)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(shí)際建筑使用中其外觀、產(chǎn)品尺寸、轉(zhuǎn)換效率和價(jià)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(diǎn)、轉(zhuǎn)換效率、重量、成本、產(chǎn)品特點(diǎn)、使用建議見(jiàn)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(guó)是全球光伏產(chǎn)品的主要生產(chǎn)制造國(guó)，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(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，近年來(lái)，各企業(yè)加大了對(duì)光電建筑領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。針對(duì)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(guò)夾膠、彩釉、鍍膜等新工藝，可以實(shí)現(xiàn)色彩、圖案定制。通過(guò)裁切可以實(shí)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(yáng)臺(tái)、光伏路等產(chǎn)品。BIPV光伏構(gòu)件產(chǎn)品特點(diǎn)與主要生產(chǎn)企業(yè)見(jiàn)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(duì)地面電站要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)，對(duì)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(jià)比要求的BIPV 產(chǎn)品仍較少。

6 光電建筑建設(shè)與運(yùn)行情況

6.1 安裝形式

國(guó)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(chǎng)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(guó)內(nèi)BIPV 項(xiàng)目主要集中在京津冀、長(zhǎng)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(yùn)行方式

光電建筑系統(tǒng)運(yùn)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(chǔ)能）有無(wú)市電互補(bǔ)和有市電互補(bǔ)兩種方式。因儲(chǔ)能增加投資，全額上網(wǎng)銷售電價(jià)低，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)方式的經(jīng)濟(jì)性最佳，目前建筑光伏系統(tǒng)的運(yùn)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(jià)格向光伏企業(yè)支付電費(fèi)。合同能源管理模式一般要求屋頂面積超過(guò)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(yíng)。采用合同能源管理模式的BAPV 項(xiàng)目一般要求屋頂面積超過(guò)5 000 m2，BIPV 項(xiàng)目一般要求面積超過(guò)3 萬(wàn)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(yùn)維服務(wù)。公共建筑和居住建筑無(wú)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(jià)格低，不滿足合同能源管理企業(yè)投資回報(bào)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(kāi)發(fā)建設(shè)光伏的模式也在興起，光伏企業(yè)以居民個(gè)人信用申請(qǐng)貸款，向個(gè)人支付屋頂租賃費(fèi)用，光伏電站由光伏企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理并進(jìn)行還款。屋頂租賃模式要求屋頂相對(duì)集中，有一定規(guī)模，對(duì)光伏企業(yè)而言存在一定風(fēng)險(xiǎn)，在山東、河北由于投資成本低回收時(shí)間短、易推廣等特點(diǎn)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(yùn)維情況

光電建筑的運(yùn)維方式有業(yè)主自運(yùn)維和專業(yè)光伏公司運(yùn)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(yùn)維。業(yè)主自投資的BAPV 系統(tǒng)在系統(tǒng)質(zhì)保期內(nèi)，由實(shí)施安裝的企業(yè)負(fù)責(zé)運(yùn)維。質(zhì)保期后業(yè)主可以選擇向?qū)I(yè)光伏運(yùn)維企業(yè)購(gòu)買運(yùn)維服務(wù)。光伏企業(yè)運(yùn)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(xiǎn)等。根據(jù)不同的運(yùn)維內(nèi)容和不同的容量大小，服務(wù)收費(fèi)0.02～ 0.1 元/W。由于BIPV 項(xiàng)目主要以建材方式運(yùn)用到建筑上，光伏企業(yè)大多沒(méi)有建筑專業(yè)的運(yùn)維能力，BIPV 項(xiàng)目均為業(yè)主自運(yùn)維，且大部分由建筑運(yùn)營(yíng)單位（物業(yè)公司）運(yùn)維。目前BIPV 項(xiàng)目缺乏專業(yè)運(yùn)維人員與相應(yīng)的培訓(xùn)，業(yè)主自運(yùn)維意識(shí)不強(qiáng)，運(yùn)維僅限于發(fā)電量監(jiān)控。運(yùn)維更換產(chǎn)品的成本高，部分甚至高于產(chǎn)品本身帶來(lái)的發(fā)電收益。BIPV 項(xiàng)目運(yùn)維成本高，產(chǎn)品定制更換周期長(zhǎng)，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(xiàng)目目前正在探討光伏企業(yè)運(yùn)維模式。

6.5 運(yùn)行效果

從建成項(xiàng)目的運(yùn)行情況看，BAPV 和部分新建BIPV 項(xiàng)目運(yùn)行效果較好，基本達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果。運(yùn)行5 年以上的BIPV 項(xiàng)目部分因缺乏運(yùn)維，運(yùn)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(jì)階段考慮可再生能源，但實(shí)際實(shí)施少。業(yè)主認(rèn)為實(shí)施光伏的性價(jià)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(jì)性之間的平衡不容易，設(shè)計(jì)單位不太愿意采用規(guī)?；慨a(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(jì)要求定制，導(dǎo)致成本無(wú)法降低；（3）多數(shù)綠建建筑光伏部分在概念設(shè)計(jì)之后介入，設(shè)計(jì)師在概念設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定了建筑形式，對(duì)光伏安裝的位置形式已經(jīng)確定，但具體施工圖設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)難度很大，造價(jià)遠(yuǎn)超預(yù)算，有的甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。施工圖設(shè)計(jì)單位對(duì)光伏產(chǎn)品的認(rèn)知不足，或受制于概念設(shè)計(jì)方案無(wú)法根據(jù)最優(yōu)性價(jià)比來(lái)安排光伏。

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

7 光電建筑建設(shè)與運(yùn)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(kāi)發(fā)。推動(dòng)城市和農(nóng)村大規(guī)模應(yīng)用可再生能源，實(shí)現(xiàn)用能電氣化、能源低碳化是實(shí)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(lái)，從更廣大的空間去探索太陽(yáng)能應(yīng)用的可能性，開(kāi)發(fā)更為豐富的應(yīng)用場(chǎng)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(guò)（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(lái)。主要是通過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)、多能互補(bǔ)、智能運(yùn)維來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑負(fù)荷與新能源發(fā)電、電網(wǎng)的源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行。

（2）關(guān)注重點(diǎn)領(lǐng)域。結(jié)合當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀，首先重點(diǎn)應(yīng)在工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)村建筑中推進(jìn)光伏的開(kāi)發(fā)利用。在農(nóng)村和工業(yè)區(qū)，采用市場(chǎng)化手段，引入投資企業(yè)開(kāi)展集中統(tǒng)一屋頂光伏開(kāi)發(fā)。在儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)到來(lái)時(shí)，在農(nóng)村結(jié)合光儲(chǔ)，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(qiáng)需求側(cè)管理，發(fā)展光儲(chǔ)直柔建筑，通過(guò)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(dòng)采用光伏技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。

（3）開(kāi)展零碳示范。開(kāi)展零碳建筑示范，樹(shù)立未來(lái)城市樣板。高標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)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(yàn)以及國(guó)內(nèi)外零碳城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)零碳城市群，率先實(shí)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(jì)社會(huì)實(shí)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(chǔ)能技術(shù)，開(kāi)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(guó)家碳達(dá)峰試點(diǎn)建設(shè)。

（4）加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。加快制定適應(yīng)華南地域特點(diǎn)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(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)與技術(shù)指引。建立與華南氣候光照特點(diǎn)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(tái)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(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)，智能運(yùn)維、運(yùn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。政府在相關(guān)綠色建材采購(gòu)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(jìn)光伏等可再生能源的普及應(yīng)用。

（5）市場(chǎng)機(jī)制創(chuàng)新。完善市場(chǎng)機(jī)制，繼續(xù)開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)建設(shè)，研究交易機(jī)制與價(jià)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(chǔ)-用電力一體化的“虛擬電廠”參與電力市場(chǎng)的機(jī)制；進(jìn)一步降低光電建筑參與碳交易市場(chǎng)的規(guī)模、費(fèi)用門檻，探索適應(yīng)于建筑光伏發(fā)電參與碳交易的機(jī)制；加強(qiáng)綠色金融對(duì)光伏整縣推進(jìn)項(xiàng)目的支持，降低光伏投資的融資成本；進(jìn)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(jī)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(yùn)維體系，建立安裝運(yùn)維企業(yè)名錄，逐步培育運(yùn)維市場(chǎng)。加強(qiáng)安全監(jiān)管，由政府部門組織開(kāi)展光電建筑安全抽查，細(xì)化和落實(shí)部門監(jiān)管職責(zé)。制定針對(duì)光電建筑的補(bǔ)貼支持，對(duì)光伏建筑一體化應(yīng)用項(xiàng)目、居民建筑等經(jīng)濟(jì)性欠缺的項(xiàng)目開(kāi)展補(bǔ)貼；支持建筑一體化光伏產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，開(kāi)展新產(chǎn)品、新模式的示范，對(duì)新技術(shù)、新產(chǎn)品和示范項(xiàng)目開(kāi)展資金獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)加強(qiáng)政策宣傳。

8 結(jié) 語(yǔ)

發(fā)展光電建筑是推動(dòng)“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(duì)現(xiàn)有政策機(jī)制、商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，應(yīng)從宏觀視角加強(qiáng)規(guī)劃統(tǒng)籌，加快產(chǎn)品技術(shù)與運(yùn)營(yíng)模式的創(chuàng)新應(yīng)用，以農(nóng)村和工商業(yè)園區(qū)為重點(diǎn)建設(shè)屋頂光伏，開(kāi)展零碳建筑示范，以標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和政策機(jī)制創(chuàng)新為抓手，積極推動(dòng)光電建筑高質(zhì)量發(fā)展，以推動(dòng)低碳建筑的快速發(fā)展。