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【青话高质量 建言十四五】光伏建筑一体化发展建议

中国大唐集团未来能源科技创新中心有限公司发布时间:2021-06-04 12:35:57

 【前言】“十三五”圆满收官,“十四五”扬帆启航。为了鼓励广大团员青年为“十四五”高质量发展建言献策,充分调动团员青年参与企业管理、关心企业发展的积极性,营造人人爱企业、人人为企业的浓厚氛围,为集团公司二次创业、做强做优汇聚青春智慧,集团公司团委组织开展了“青话高质量,建言十四五”征集活动。截至目前,全系统共征集论文704篇、金点子建议1735个。经过层层审核筛选,共推荐论文178篇、“金点子”建议481个参加终评。即日起,本栏目将陆续刊发部分征文建议。

 

       当前,国家能源消费结构问题突出,碳减排任务艰巨。其中,发电侧化石能源逐步开始让步于水电、核电、可再生能源(风光),但用电侧的碳排放水平改善仍不足,且手段匮乏。受限于用户侧复杂多变的情景,低碳建筑的实现方案主要包括智能管理系统、能量高效利用技术、环保材料的使用等,但以上技术在提高楼宇电气化水平以及清洁能源利用上渗入率仍有很大的进步空间。数据表示,截至2020年,电力在终端能耗的占比仅约为27%,非化石能源占比约为15%。在当前经济水平快速提升、能源需求持续增长的形势下,若建筑电气化水平发展仍持续落后且低碳能源占比得不到提升,“碳达峰”乃至“碳中和”目标的实现将会压力重重。光伏建筑一体化(BIPV)作为光伏技术与建筑技术融合集成应用的实现方式,能够有效降低建筑用能、降低碳排放,是发展零碳建筑的重要技术形式,对于实现“碳达峰、碳中和”具有重要的现实意义。  

       大力开展BIPV相关技术应用研究,持续跟踪BIPV组件技术发展状况及收集各类型BIPV组件技术参数,建立数据库;搭建面向全市场的BIPV组件评估平台,联合优势企业制定评估方法标准;推动集团公司BIPV组件标准制定,参与国内国际标准制定;构建建筑直流一体化生态系统势在必行。

一、BIPV组件实证基地建设与标准指定

(一)BIPV组件实证基地建设

       根据中国建筑科学研究院太阳能应用研究中心测算,我国既有建筑面积可安装光伏400GW,每年竣工建筑面积可安装40GW,潜在市场空间达千亿元。

       尽管市场潜力巨大,但BIPV行业仍存在一定的痛点:传统晶硅电池虽然转换效率高、成本优势明显、长期实证有保障,但是建筑性能差,尤其是作为建筑外皮(墙幕,屋顶)或建筑构件(百叶窗)时,难以满足物理集成(防水,防风,防火等)和美学集成(外观统一可定制)的双重标准。尤其是在透光性和发电性能之间无法实现兼容。而碲化镉、铜铟镓硒、钙钛矿等新型光伏薄膜材料,虽然具有建筑材料统一性、灵活性,弱光可发电、对光线入射角和温度不敏感、局部遮挡和落灰的性能特点,更适用于作为屋顶、地板、幕墙材料,但由于新型材料缺乏长期实证,光伏建筑一体化系统无法保证长期安全、稳定、高效的运行,对光伏建筑一体化应用推广造成影响。

       利用BIPV实证系统,搜集各类建筑光伏材料性能实证参数,建立数据库,进而促进光伏一体化发电材料进步、产业升级、市场化应用、成本下降。通过市场的支持和实证示范,加速技术成果向市场应用快速转化,淘汰落后技术和产能,促进新型光伏材料尤其是薄膜材料的市场化应用。

(二)BIPV组件标准制定

       考虑到目前BIPV市场产品种类繁多,BIPV标准的制定可以有效促进建筑业对光伏建筑材料的深度应用,实现快速过度光伏建筑一体化示范期的效果。一方面,借助实证基地搭建面向全市场的BIPV组件评估平台,联合优势企业制定评估方法标准,另一方面,推动集团公司BIPV组件标准制定,参与国内、国际标准制定,抢先占领绿色光伏建筑话语权。

       通过统一建筑材料尺寸、性能特性,不仅可以减少因适配不同组件尺寸而带来的材料浪费,优化供给,还可以方便下游企业例如设计单位在比选光伏建筑材料上的工作量。最后,还可以避免施工单位安装时出现误装、错装,便于施工建设管理。

二、直流一体化光伏建筑群落

(一)直流一体化建筑

       考虑到太阳能发电的直流特性以及直流供电系统的安全、经济、高效等特点,若能将现有建筑中的交流系统替换成直流供电系统,可以更直接有效的促进终端用能的电气化水平。

       直流系统的优势在于可以精简大量电气设备、提高用电安全可靠性、适配光伏建筑一体化供能系统、能耗能效明显改善等。

(二)绿色建筑群落

       单一的绿色建筑对碳排放影响有限,借助绿色建筑群落构建可再生能源实现分布产能与分散用能,为低碳能源的接入与利用提供便利。例如借助光伏建筑一体化+储能的形式,实现自给供能端的灵活输出以及传统的单向能源供给到小区域能量的双向流动。最终实现绿色建筑群落分散生产、分散蓄调、分散使用,从而提高可再生能源在用电终端中的占比,实现清能到家、低碳到家。

 

【作者简介】

       周开成,男,27,硕士研究生,中国大唐集团未来能源科技创新中心研究员,毕业于澳大利亚国立大学新能源专业,主要研究能源行业光伏实证技术、发用电负荷预测技术、电力现货市场,微电网仿真等。

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