光伏建設計劃項目建設的必要性和意義

1、光伏發(fā)電項目建設的必要性和意義中國的環(huán)境現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢大規(guī)模、無節(jié)制地開發(fā)利用化石燃料不僅加速了這些寶貴資源的枯 竭，而且造成日益嚴重的環(huán)境問題。過度的排放日益引起全球關注，解決 這些問題已不再是各國自身的事情，控制和減少排放已經(jīng)成為全球各國 的目標和義務，責任的分擔已經(jīng)成為各國政府討價還價的政治問題。隨 著全球能耗的快速增長，環(huán)境將進一步惡化，減排的紛爭將更加激烈。我國目前的能源將近 70%70%由煤炭供給，這種過度依賴化石燃料的能 源結構已經(jīng)造成了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會負面影響。大量的煤炭開采、 運輸和燃燒，對我國的環(huán)境已經(jīng)造成了極大的破壞。初步估算煤炭發(fā)電 造成的污染的經(jīng)濟損失以及由此引

2、致的環(huán)境污染治理成本高達 16061606 億 元。大力開發(fā)利用可再生能源是保證我國能源供應安全和可持續(xù)發(fā)展的 必然選擇。我們的環(huán)境狀況已經(jīng)警示我國所能擁有的排放空間已經(jīng)十分有限了，再 不加大清潔能源和可再生能源的份額，我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展就將被迫 減速。2.2 開發(fā)利用太陽能資源符合能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，能源將近 76%76%由煤炭供給， 這種過度依賴化石燃料的能源結構已經(jīng)造成了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會 負面影響。大量的煤炭開采、運輸和燃燒，對我國的環(huán)境已經(jīng)造成了極 大的破壞。大力開發(fā)太陽能、風能、生物質能等可再生能源利用技術是 保證我國能源供應安全和可持續(xù)發(fā)展的

3、必然選擇我國在能源領域將實行的工作重點和主要任務是首先加快能源結構 調整步伐，努力提高清潔能源開發(fā)生產(chǎn)能力。以太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、 太陽能熱水器、大型沼氣工程為重點，加快可再生能源的開發(fā)。要使光伏發(fā)電成為戰(zhàn)略替代能源電力技術，必須搞大型并網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng)，而這個技術已經(jīng)實踐證明是切實可行的。2.3 開發(fā)利用可再生能源是必由之路面對我國能耗高速增長的形勢，考慮到我國探明的煤炭資源、石油 資源、天然氣資源將在未來的不同年限中用盡枯竭；因此從現(xiàn)在開始必 須加速開發(fā)新能源和可再生能源以取代日益減少的化石能源，做到未雨 綢繆。由于經(jīng)濟發(fā)展迅猛，中國在 20012001 年以后，電力需求以每年超過 20

4、20% 的速度增長，20032003 年全國出現(xiàn)電力供應嚴重不足的現(xiàn)象，20042004 年缺電形 勢更加緊張，2424 個省拉閘限電，電力供應的緊張情況在今后若干年內(nèi)不 會緩解。根據(jù)中國電力科學院預測，我國電力供應缺口 20102010 年約為 37GV37GV, 2022020 0年預計為 102G102G。按照目前的經(jīng)濟發(fā)展趨勢和中國的資源情況,2010,2010 年和 2022020 0年的電力供應單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的，缺口只能由可 再生能源發(fā)電來填補。2.4 國家光伏政策近年來國家在大力發(fā)展新能源方面給出很多支持政策，僅光伏事業(yè)的發(fā) 展就出臺了如下政策：中華人民共和國可再生能

5、源法關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見 財建20091282009128 號關于組織申報 20102010 年太陽能光電建筑應用示范項目的通知財辦建201029201029 號關于組織實施太陽能光電建筑應用一體化示范的通知財辦建2011920119 號關于實施金太陽示范工程的通知財建,2009?397,2009?397 號關于做好 20102010 年金太陽集中應用示范工作的通知財建20109232010923 號關于做好 20112011 年金太陽示范工作的通知財建20113802011380 號國家發(fā)展改革委關于完善 太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價政策的通知各省市自治區(qū)還相應出臺了各自的光伏

6、發(fā)展規(guī)劃和光伏政策。這些政策表示出國家對發(fā)展可再生能源，發(fā)展光伏發(fā)電事業(yè)，促進 節(jié)能減排的重視，并大大推動了光伏事業(yè)的發(fā)展2.5 項目建設的意義2.5.12.5.1 光伏行業(yè)發(fā)展前景誘人按照各國的可再生能源發(fā)展計劃推算，20102010 年-2040-2040 年，光伏行業(yè) 的復合增長率將 25%25%可預見的高速增長將持續(xù) 4040 年以上?？稍偕茉?法的實施以及配套的政策支持，我國光伏行業(yè)將迎來一個新的發(fā)展機會。2.5.22.5.2 調整并優(yōu)化能源結構隨著 20002000 年 9 9 月 1 1 日開始實施中華人民共和國大氣污染防治 法，對新建、擴建火電廠的污染物排放標準或總量控制的力

7、度逐步加 大，新建和改建火電廠成本將大大增加，必將制約火力發(fā)電的建設和發(fā) 展。因此，積極開發(fā)利用可再生能源，替代部分煤電，適當減輕能源對 外依靠的壓力，對改善電源結構和走能源可持續(xù)發(fā)展的道路是十分必要 的。2.5.32.5.3 保護環(huán)境，減少溫室氣體排放煤電電力系統(tǒng)，燃煤產(chǎn)生大量的廢棄和煙塵，會對環(huán)境和生態(tài)造成 不利的影響。為提高環(huán)境質量，在對煤電進行改造和減排的同時，積極 開發(fā)利用太陽能等清潔可再生能源是十分必要的。太陽能發(fā)電以其所特 有的無污染、無常規(guī)自然資源投入、可再生性、可持續(xù)性等特點，必將 對當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展發(fā)揮積極的促進作用。2.5.42.5.4 開拓經(jīng)濟增長領域開發(fā)和利用太

8、陽能資源，基于當?shù)刭Y源條件進行綜合利用，對促進 當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展也具有重要的意義?？焖侔l(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)是一個經(jīng)濟增 長領域。目前國際上太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電的年增長速度達 30%30%以上。發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)可以拉動其他一些行業(yè)的經(jīng)濟增長。2.5.52.5.5 項目實施的示范意義通過項目的實施，將建立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑結合的示范工 程，研究新能源利用的經(jīng)營管理創(chuàng)新。為我國太陽能光伏發(fā)電利用技術 特別是在城市中的綜合應用創(chuàng)立示范，將向人們展示太陽能光伏發(fā)電在城市推廣利用的最佳形式一一光伏與建筑一體化。另外還可充分展示延 安市太陽能技術的水平，也能從中發(fā)現(xiàn)差距，為大規(guī)模利用太陽能資源積 累實際經(jīng)驗和

9、技術數(shù)據(jù)，這對我國太陽能應用技術的發(fā)展是非常重要的。第三章光伏發(fā)電與建筑結合的可實現(xiàn)性3.1 與建筑結合的光伏發(fā)電簡介BIPVBIPV 系統(tǒng)即“光伏發(fā)電與建筑物集成化” (Buildi(Buildi ngng inin tegratedtegrated/attached/attached photovoltaic)photovoltaic) ， BIPVBIPV 提出了 “建筑物產(chǎn)生能源”的新概 念，即通過建筑物，主要是屋頂和墻面與光伏發(fā)電集成起來，使建筑 物自身利用綠色、環(huán)保的太陽能資源生產(chǎn)電力。光伏建筑一體化技術豐富多彩，歸納起來，不外兩大技術路線： 一種是BAPVBAPV( Buildi

10、Buildi ngng AttachedAttached PhotovoltaicPhotovoltaic )， 又稱“后裝式光 伏建筑一體化”。它的特點，是在建筑屋面、墻面、玻璃窗等原有構件 外，加裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。另一種是 BIPVBIPV(BuildingBuilding IntegratedIntegrated PhotoVoltaicPhotoVoltaic )，又稱“預 裝式光伏建筑一體化”。它的最大特點，是將太陽能電池與瓦、磚、卷材、 玻璃等建筑材料復合在一起，成為不可分割的建筑構件，如“光伏瓦”、 “光伏磚”、光伏幕墻、光電屋面、光電雨蓬、光電遮陽板、光電欄桿版 等。建筑與光伏系

11、統(tǒng)相結合，把封裝好的的光伏組件安裝在居民住宅 或建筑物的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負載等裝 置組成 一個發(fā)電系統(tǒng)。建筑與光伏的進一步結合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般 的建筑物外圍護表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目的是為了保 護和裝飾建筑物。建筑與光伏的進一步結合是將光伏器件與建筑材料 集成一體，用光伏組件代替屋頂、窗戶和外墻，形成光伏與建筑材料 集成產(chǎn)品，既可以當建材，又能利用綠色太陽能資源發(fā)電， 可謂兩全 其美， 而且可以降低 BIPVBIPV 系統(tǒng)造價。對于框架結構的建筑物，可把其 整個圍護結構做成光伏陣列，選擇適當光伏組件，既可吸收太陽直射 光，也可吸收太陽反射光。目

12、前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊， 可以實現(xiàn)以上目的，還可使建筑外觀更具魅力。用光伏器件代替部分 建材，在將來隨著應用面的擴大，光伏組件的生產(chǎn)規(guī)模也隨之增大， 則可從規(guī)模效益上降低光伏組件的成本，有利于光伏產(chǎn)品的推廣應用。總之，光伏建筑一體化（BIPVBIPV）體現(xiàn)了創(chuàng)新的建筑設計理念和 高科技含量，它不僅開辟了光伏技術應用于建筑領域的新天地，而且 拉動了光伏技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及在城市的大規(guī)模應用，因而具有非常 廣闊的市場前景。3.2 光伏建筑一體化的形式與特點光伏與建筑相結合的形式主要包括與屋頂相結合，與墻面相結合， 與遮陽裝置相結合等方式。 太陽能光電照明可大大節(jié)約能源。 每年節(jié)約 標煤 8

13、080 噸。3.2.13.2.1 光伏與屋頂相結合建筑物屋頂作為吸收太陽光部件有其特有的優(yōu)勢，日照條件好， 不易受遮擋，可以充分接受太陽輻射，系統(tǒng)可以緊貼屋頂結構安裝， 減少風力的不利影響，并且，太陽電池組件可替代保溫隔熱層遮擋屋 面。此外與屋面一體化的大面積太陽電池組件由于綜合使用材料，不 但節(jié)約了成本，單位面積上的太陽能轉換設施的價格也可以大大降低， 有效的利用了屋面不再局限于坡屋頂，利用光電材料將建筑屋面做成 的弧形和球形可以吸收更多的太陽能。與屋頂相結合的另外一種光伏系統(tǒng)：太陽能瓦。太陽能瓦是太陽 能光電池與屋頂瓦板結合形成一體化的產(chǎn)品，這一材料的創(chuàng)新之處在 于使太陽能與建筑達到真正意

14、義上的一體化，該系統(tǒng)直接鋪在屋面上， 不需要在屋頂上安裝支架，太陽能瓦由光電模塊的形狀、尺寸、鋪裝 時的構造方法都與平板式的大片屋面瓦一樣。322322 光伏與墻相結合對于多、高層建筑來說，外墻是與太陽光接觸面積最大的外表面。為了合理的利用墻面收集太陽能可采用各種墻體構造和材料，包括與 太陽電池一體化的玻璃幕墻、透明絕熱材料以及附加與墻面的集熱器等等。此外，太陽能光電玻璃也可以作為建筑物的外圍護構件，太陽能光 電玻璃將光電技術融入玻璃，突破了傳統(tǒng)玻璃幕墻單一的圍護功能，把 以前被當作有害因素而屏蔽在建筑物表面的太陽光，轉化為能被人們 利用的電能，同時這種復合材料不多占用建筑面積，而且優(yōu)美的外觀

15、 具有特殊的裝飾效果，更賦予建筑物鮮明的現(xiàn)代科技和時代特色。3.2.33.2.3 與遮陽裝置的一體化設計將太陽能電池組件與遮陽裝置構成多功能建筑構件，一物多用， 既可有效的利用空間，又可以提供能源，在美學與功能兩方面都達到 了完美的統(tǒng)一，如停車棚等。324324 與其它光伏建筑構件一體化設計光伏發(fā)電系統(tǒng)還可與景觀小品，如路燈、圍欄等相組合構成一體 化設計。此外，雙面發(fā)電太陽能圍欄，雙面發(fā)電技術采用了正反兩面都可以捕捉光線的“ PNPN 結”結構，有效提高了電池的輸出功率， 這種電池與傳統(tǒng)電池的最大不同點就是在于它完全突破了太陽電池使 用空間和安裝區(qū)域的限制，可以不必考慮太陽運動對電池發(fā)電量的影

16、 響，很好地解決了在有限的空間保證功率需求的問題?？傊夥l(fā)電系統(tǒng)和建筑是兩個獨立的系統(tǒng)，將這兩個系統(tǒng)相結 合，所涉及的方面很多，要發(fā)展光伏與建筑集成化系統(tǒng)，并不是光伏 制作者能獨立勝任的，必須與建筑材料、建筑設計、建筑施工等相關 方面緊密配合。光伏并網(wǎng)發(fā)電和建筑一體化的發(fā)展，標志著光伏發(fā)電由邊遠地區(qū) 向城市過渡，由補充能源向替代能源過渡，人類社會向可持續(xù)發(fā)展的 能源體系過渡。太陽能光伏發(fā)電將作為最具可持續(xù)發(fā)展理想特征的能 源技術進入能源結構，其比例將愈來愈大，并成為能源主體構成之一。3.3 太陽能建筑的技術途徑及優(yōu)點分析我國研究可再生能源與建筑集成技術剛起步。如 20042004 年完成的

17、國 家科技部超低能耗辦公樓，20052005 年完成的北京平谷區(qū)太陽能采暖新民 居，20062006 年完成的清華大學節(jié)能樓等。可再生能源與建筑集成技術是 建筑中難度較大的高端技術，有些技術在發(fā)達國家也僅處于實驗階段， 并未實現(xiàn)規(guī)?；⒐こ袒瘧?，高效利用太陽能和其他可再生能源依 然是可再生能源與建筑集成技術的關鍵。331331 采用光伏建筑一體化的優(yōu)勢可以有效地利用太陽能，滿足部分建筑用能的需求，且總量巨大， 減少常規(guī)能源的消耗，緩解能源的供需矛盾，是建筑節(jié)能的重要途 徑。我國太陽能資源豐富，太陽能與建筑一體化為太陽能利用產(chǎn)業(yè)的 發(fā)展，開辟了廣闊的應用前景。建筑的使用功能與太陽能設施有機結合

18、，形成多功能的建筑構件 巧妙高效地利用建筑空間。 形成統(tǒng)一協(xié)調的建筑形式。太陽能設施構 件化和建筑融合為一體，協(xié)調和諧，構造合理，形成完整統(tǒng)一的建筑 外觀。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)光伏陣列一般安裝在閑 置的屋頂或墻面上，無需額外用 地或增建其他設施，適用于人口密集的地方使用。這對于土地昂貴的 城市建筑尤其重要。可原地發(fā)電、原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng) 的投資。對于聯(lián)網(wǎng)戶用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負 載使用，也可送入電網(wǎng)。在陰雨天、夜晚或光強很小的時候，負載可 由電網(wǎng)供電。由于有光伏陣列和公共電網(wǎng)共同給負載供應電力，增加 了供電的可靠性。夏季，處于日照時，由于大量制冷設備的使用，形

19、成電網(wǎng)用電高 峰。而這時也是光伏陣列發(fā)電最多的時候。BIPVBIPV 系統(tǒng)除保證自身建筑 用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰電力需求。由于光伏陣列 安裝在屋頂和墻壁等外圍護結構上，吸收太陽能，轉化為電能，大大 降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調冷負荷，既節(jié)省了 能源，又利于保證室內(nèi)的空氣品質。避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導致的空氣污染和廢渣污 染，這對于環(huán)保要求嚴格的今天與未來更為重要。由于光伏電池的組 件化，光伏陣列安裝起來很簡便，而且可以任意選擇發(fā)電容量。在建筑圍護結構上安裝光伏陣列，可以促進 PVPV 部件的大規(guī)模生 產(chǎn)，從而能夠進一步降低 PVPV 部件的市場價格，這

20、對于 BIPVBIPV 系統(tǒng)的廣 泛應用有著極大的推動作用。332332 采用光伏建筑一體化系統(tǒng)，目前也存在一些問題占用較大的面積，具有間歇性，白天可以應用太陽能，晚上就不 能發(fā)電，可再生能源與建筑集成技術是建筑中難度較大的高端技術， 有些技術在發(fā)達國家也僅處于實驗階段，并未實現(xiàn)規(guī)模化、工程化應 用，高效利用太陽能和其他可再生能源依然是可再生能源與建筑集成 技術的關鍵。目前太陽能發(fā)電成本遠高于火力發(fā)電成本，為常規(guī)發(fā)電的 2-52-5 倍。 太陽電池成本盡管每年降低，但是與常規(guī)能源相比價格還是很高，初 始投資大。但是，隨著科技的進步和硅片的大量生產(chǎn)，這些缺點將會 逐步克服。3.4 太陽能光伏建筑

21、一體化的研究進展太陽能光伏發(fā)電在城市推廣利用的最佳形式就是與公共電網(wǎng)并網(wǎng) 并且與建筑結合：即光伏建筑一體化。至今為止，光伏發(fā)電經(jīng)歷了漫 長的發(fā)展過程：從天上到地面：主要是 19731973 年第一次石油危機，太陽 電池從主要作為空間電源向地面應用發(fā)展；從獨立系統(tǒng)到并網(wǎng)發(fā)電系 統(tǒng)：從環(huán)保角度出發(fā)，由于少用或不用化學蓄電池，并網(wǎng)光伏發(fā)電系 統(tǒng)比離網(wǎng)的獨立光伏系統(tǒng)更科學、對環(huán)境更友好；從屋頂系統(tǒng)到與光 伏建筑一體化，從單純的將光伏組件安裝在屋頂上發(fā)展成為太陽能電 池組件作為建筑材料的一部分。光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑結合的早期形式主要就是所謂的“屋頂計 劃”，這是德國率先提出的方案和進行具體實施的。光伏發(fā)電

22、系統(tǒng)的最 核心的部件就是太陽能電池組件，而太陽電池組件通常是一個平板狀 結構，經(jīng)過特殊設計和加工完全滿足建筑材料的基本要求，因此，光 伏發(fā)電系統(tǒng)與一般的建筑結合，即通常簡稱的光伏建筑一體化應該是 太陽能利用的最佳形式。對于光伏建筑一體化的發(fā)展，德國首先是進行示范，然后逐步推 廣。德國和日本的發(fā)展經(jīng)驗證明，在城市中發(fā)展光伏并網(wǎng)發(fā)電的效果 是很好的，特別是光伏與建筑結合，可降低系統(tǒng)成本，同時也不占用 土地，而且可減少二氧化碳排放，這表明在城市中發(fā)展光伏建筑是很 有價值的。國外的光伏建筑發(fā)展是從示范到推廣，從屋頂光伏到與建筑集成， 進而將光伏組件作為一種新型的建筑材料發(fā)展。目前，太陽能電池組 件功率

23、為200M300200M300 W W,有向更大尺寸發(fā)展的趨勢，作為光伏建筑材 料主要是作為光伏屋面和光伏幕墻，而這必須要按建筑的特點與形式 特殊設計制造。從發(fā)展來看，光伏建筑在太陽能建筑中魅力無窮，一 些設計師將太陽能電池巧妙地、有機地與各類建筑融為一體。從國外的光伏建筑工程可發(fā)現(xiàn)一些特點：一是盡量滿足最佳朝向 和角度（如屋頂或向南墻面），以得到最大的發(fā)電收益；二是盡可能展 示或突出太陽電池，為了具有觀賞性甚至有些夸張的設計。我國光伏發(fā) 電系統(tǒng)的發(fā)展水平總體處于示范起步階段。目前國家和地方政府也在 開展城市太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電示范和逐步推廣利用的一些項目。德國 和日本主要發(fā)展并網(wǎng)光伏發(fā)電和光伏建筑集成技術，我們應該從中學 習并借鑒發(fā)展經(jīng)驗。我國的香港、深圳等城市也在公共建筑上安裝光 伏發(fā)電示范系統(tǒng)，如香港科技園、深圳園博會等。3.5 國內(nèi)外光伏建筑一體化成功