光電建筑應用最早起源于歐洲,經過十幾年的發展,目前歐盟、美國和日本等國的光伏建筑一體化應用技術已非常成熟,無論是應用范圍還是推廣理念,都處于全球領先地位。其中,德國的“十萬個光伏屋頂計劃”、美國的“百萬太陽光發電屋頂計劃”和日本的“陽光規劃”等是較為典型的案例。
國際市場側重于居民建筑
當年德國建筑師塞多·特霍爾斯建造了一座能在基座上轉動跟蹤陽光的太陽能房屋,這個房屋安裝在一個圓盤底座上由一個小型太陽能電動機帶動一組齒輪,使房屋底座在環形軌道上以每分鐘轉動3厘米的速度隨太陽旋轉。這個跟蹤太陽的系統所消耗的電力僅為該房屋太陽能發電功率的1%,而該房屋太陽能光伏發電量相當于一般不能轉動的太陽能房屋的兩倍。這就是德國光電建筑一體化的起步。
在日本、德國等發達國家,一個裝有100多平米太陽能屋頂的家庭,就相當于擁有了一套約3、4千瓦功率的發電機。這些系統所發出來的電基本可滿足家庭使用,多余的電量還可賣給大電網。這些家庭太陽能屋頂發電系統,利用白天光照發出來的電力,可供一些必須開啟的家用電器使用,然后多余的電力輸送給大電網,晚上用電則又向電網購買。一般而言,由家庭太陽能光伏系統發出來的電在賣給大電網時的價格會高于電網輸送到家庭的電力的價格,其中的差價部分由政府補貼,而政府則利用能源配額制度或其他清潔機制來約束電力公司,并使其有壓力和動力主動購買家庭屋頂系統所發出來的清潔電力。
正是在這樣一種完善的激勵機制下,歐美居民太陽能光伏建筑一體化應用得到了快速的發展。而目前,為了鼓勵和集中利用城市屋頂建設光伏系統,一些國家和地區正在開始由政府機構出面進行整體規劃,最新的典型例子是紐約。
作為全球最大的城市之一,美國紐約市同樣備受電力緊張之苦。近日,美國能源部與紐約市政府聯合紐約城市大學的一個團隊,利用飛機雷達對紐約市一百萬多幢大樓進行了探測和測繪,收集了建筑物屋頂形狀、角度、面積及周圍的樹木和建筑物投射的陰影等精確信息,得出了一份詳細的紐約市太陽能資源地圖,并展示了每一棟大樓屋頂的太陽能潛力。
這個由美國能源部的太陽能城市計劃資助的太陽能地圖顯示,紐約市三分之二的屋頂合適安裝太陽能電池板,這些系統在用電高峰時生產的電力,足夠滿足紐約市近一半的用電需求。更細致的數據是,紐約市66.4%的建筑屋頂空間適合安裝太陽能電池板,共可產生高達5847兆瓦的太陽能電力(數字甚至考慮了典型天氣狀況),可滿足全市49.7%的白天用電高峰需求,約為紐約全年用電量的14%。而目前,紐約市僅有400個屋頂安裝了太陽能系統,產生的電力也僅有6.5兆瓦。
紐約市官員表示,這份地圖可以幫助人們更迅速地選擇適合的安裝點,可以充分了解住所或辦公場所建筑物屋的太陽能發電能力以及安裝成本。同時,與地圖一起發布的內容還包括政府的相關財政激勵條款,可以幫助人們了解如何降低成本,并計算通過節約能源需要多長時間收回成本,以及可以減少的二氧化碳排放量。
目前,全美已有十多個城市使用了類似地圖。隨著太陽能地圖的發布和財政激勵措施的出臺,今年在舊金山安裝太陽能面板的私人屋頂數量從2007年的551個上升到2300多個。
而據美國太陽能產業協會的數據,今年太陽能發電行業產值預計將增長到120億美元,但仍處于起步階段。全美范圍內目前的太陽能發電量也僅為2300兆瓦,比紐約市屋頂發電潛力的一半還少。正如美太陽能產業協會負責人所言:“事實上,我們才剛剛開始。”
國內市場則偏愛公共建筑
而在我國,光伏建筑一體化應用尚處于初級階段,已實施的項目也多為大型公共建筑的屋頂。如奧運會鳥巢、上海世博會、廣州新電視塔BIPV光伏幕墻、北京火車南站、武漢高鐵火車站、上海虹橋火車站、南京新火車站,以及包括保定錦江電谷酒店、義烏小商品市場屋頂、威海市民文化廣場屋頂和一些城市的博物館等公共建筑,還有一些工業開發區的工廠屋頂等。
2009年3月由住房和城鄉建設部等三部委聯合推出“太陽能屋頂計劃”,以及去年年底由四部委聯合部署在十三個城市經濟開發區集中推廣光電建筑一體化示范以來,對光電建筑一體化應用在我國的發展形成了巨大的促進作用。
2009年的“太陽能屋頂計劃”在當年年中便統一歸屬到了“金太陽示范工程”名下,該計劃施行以來,催生了眾多大型公共建筑屋頂光伏系統項目;而自四部委聯合部署在十三個開發區集中推廣光電建筑一體化示范后,各開發區積極申報項目,目前大部分開發區項目實施進展順利,但也面臨并網難等一些問題。
[$page] 據了解,北京亦莊開發區目前可利用建筑屋頂面積超過70萬平方米,近期計劃總投資4.6億元,共計實施20兆瓦并網光伏建筑一體化示范項目。正在施工的京東方集團八代線項目工程安裝容量5MW,是目前北京市最大的光伏屋頂項目,該項目座落在京東方集團位于亦莊開發區的數字電視產業園廠房屋頂上,整個項目預計三個月內完工。據京東方
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