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《光伏发热建筑一体化系统的周期性理论》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： 董璐
  • 发布时间：2016-01-19

  • 在本论文中，提出了对光伏集成Sodha BERS复合系统的定期分析。基于半透明光伏屋顶与室内空气的平衡方程，Sodha BERS复合系统二层的钢筋水泥混凝土混合屋顶与空气质量，一个矩阵（5x5）模型已经采用傅里叶系数被开发出用于评估未知常数。对于已知常数，室内空气温度及温度分布的每小时变化作为屋顶厚度的函数已经在给定气候条件与设计参数后获得。并已经在印度东北部城市瓦拉纳西的一个典型性冬日进行了计算，对光裸屋顶的结果已经被实验所证实。此外，建筑物的减量因子（f）与热负荷调平系数（TLL）也被用于热舒适性的计算。本文也对室内空气温度，减量因子与热复合调平的每小时改变数值进行了研究。

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相关报告

  • 《平价光伏助推“光伏建筑一体化”落地》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-02-05
    • 光伏成本在十年间降低了近90%，解决了BIPV的高成本问题，给BIPV产业化以及产品带来了发展机遇。内部收益率（IRR）高、投入回收快，是BIPV得以发展的根本原因。 经过多年的市场沉淀，光伏建筑一体化（BIPV）发展模式及技术路径逐渐成熟。据记者统计，现有超过20个省市发布了BIPV相关政策，地方政府日益重视光伏建筑一体化发展。 据了解，建筑与施工占据全球能源消耗的36%，是碳排放的主要来源之一。对此，有业内人士指出，BIPV能够削减建筑碳排放。如果建筑采用BIPV建设方案，可以大幅提高企业绿色用电比例，助力“碳达峰”、“碳中和”目标实现。 记者了解到，BIPV顺应了建筑清洁化、低碳化、可持续化的发展潮流。那么，当前，国内BIPV发展还面临哪些挑战？ 建筑节能减排助力“能源转型” BIPV是将光伏发电产品集成到建筑上的技术，是光伏和建筑的结合，在国际上已经有20多年历史。近两年来，光伏技术逐渐发展成熟，为BIPV带来了新的发展机遇，受到广泛关注。 近来，北京、广州等多个城市纷纷出台支持BIPV发展的政策，在补贴及并网等方面给予大力支持。其中，北京市支持光伏发电系统高端应用，全部实现光伏建筑一体化应用(光伏组件作为建筑构件)项目，补贴标准为每千瓦时0.4元(含税)。 “2020年是BIPV发展的元年。我们在2020年推出了包含建筑屋顶、建筑立面、光伏车棚在内的多环BIPV产品。”隆基新能源有限公司总经理陈鹏飞告诉记者，“最近，我们建设的江苏省首个装配式‘光伏建筑一体化’项目在无锡正式交付。我认为，光伏建筑一体化在国内外具有极大的市场前景。” 随着技术升级，发电效率不断提升，光伏建筑一体化整体发电量增加，进而提高业主收益率，因此，越来越多的业主愿意采用光伏建筑一体化技术。 据了解，建筑节能减排成为全球可持续发展的重要举措之一。面对气候危机与能源转型压力，降低建筑能耗成为首要任务。 有业内人士曾指出，绿色节能建筑是未来建筑的发展方向，而绿色节能建筑的最高形态是零能耗被动式节能建筑和正能源建筑。“也就是说，建筑物的能耗能够靠自身生产的能量相抵消，甚至自身生产的能量多于建筑物的能耗。” BIPV要“有据有法可依” 联合国开发署能源部门负责人马塞尔·阿勒尔斯(Marcel Alers)最近表示:“当前，大多数国家选用太阳能比建造新的煤电厂更便宜，太阳能正成为最便宜的电力。” 随着2021年国内光伏平价时代正式开启，BIPV的经济性进一步提升。 陈鹏飞认为，光伏成本在十年间降低了近90%，这就解决了BIPV的高成本问题，给BIPV产业化以及产品带来了发展机遇。“内部收益率（IRR）高、投入回收快，是BIPV得以发展的根本原因。” 多位业内人士认为，因为2020年是光伏建筑一体化发展的元年，所以，很多光伏知名企业都快速进入光伏建筑一体化领域；与之相对应的情况是，光伏建筑一体化产业处于起步阶段，面临技术标准、规范与检测认证体系缺失等问题。 据了解，BIPV的发展需要光伏行业、建筑行业、政府及行业协会等更广泛参与；营造积极的政策环境和市场环境。 “在政策方面，国家应该尽快通过地方标准（地标）、行业协会标准（行标）甚至上升到国标体系，让光伏建筑一体化真正有据可依、有法可依。”陈鹏飞表示，“在验收、检验、检测等方面都有依据，光伏建筑一体化产业才能够更好地发展。” “希望国家可以尽快推动隔墙售电更多区域的开放。如果隔墙售电可以更广泛开放，将对整个市场起到良好的助推作用。”陈鹏飞补充道。 要遵循“尊重建筑特性”原则 记者了解到，分布式光伏的春天正在快速到来，与建筑结合的光伏系统必将大量涌现。因此，如何规避光伏系统安装与建筑规划之间的一些矛盾，是光伏行业人士急需补上的一课。 “我认为，关键在于光伏产品研发人员要尊重建筑。”陈鹏飞表示，“正是秉持‘尊重建筑特性’的原则，我们在各个领域尤其是建筑领域招揽人才，打破了光伏企业原有的人才格局。” 中国建筑设计研究院有限公司太阳能建筑技术研究所所长鞠晓磊公开表示，BIPV在实际建设过程中，光伏企业介入往往滞后，与建筑设计方缺乏必要的沟通，在设计阶段就需要频繁返工，从而大大增加了项目施工难度，也给光伏企业带来很大困扰。 “解决建筑规划和光伏系统安装之间的矛盾，务必在前期就植入BIPV。否则，建筑规划和光伏系统安装之间必然会存在一些矛盾。”陈鹏飞强调。 上述业内人士认为，实现碳减排目标，不只是光伏企业、能源企业的事情，需要全社会参与；城市建筑面、工厂厂房屋顶都可以建设绿色光伏发电站，产生清洁电力，这样，可以减少企业能耗，并带来额外收益。
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  • 《绿色建筑的创新趋势，建筑光伏一体化(BIPV)正扑面而来》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-07-21
    • 继2021年10月中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，明确了我国实现碳达峰碳中和的时间表、路线图，2022年3月中国工程院发布重大咨询研究成果《我国碳达峰碳中和战略及路径》，重点围绕产业结构、能源、电力、工业、建筑、交通、碳移除等方面，系统开展我国实现碳达峰碳中和战略及路径研究并提出八大战略，其中第一条便是：“节约优先战略，秉持节能是第一能源理念，不断提升全社会用能效率”。 建筑行业一直都是能耗和碳排的重要领域，根据《中国建筑能耗研究报告(2020)》公布数据，2018年我国整体建设过程的碳排放总量为49.3亿吨，占全国碳排放量的51.3%;全过程总能耗21.47亿吨，占全国总能耗的46.5%，建筑运行能耗占到建筑全过程总能耗的25%。 在中国投资建设领域拥有近20年综合服务运营经验的中建政研集团，凭借其丰富的行业生态圈构建和推动案例，对于降碳排、降能耗的绿色建筑发展趋势有着更多细致的个案观察。中建政研集团绿色低碳发展研究中心主任魏国强就提供了另外一组数据：从建筑行业全链条进一步细分，建材生产阶段碳排放为27.2亿吨，占全国碳排放比重的28.3%，占建筑全过程排放总量的55.21%;建筑施工阶段碳排放为1亿吨，占全国碳排放比重的1%，占建筑全过程排放总量的1.93%;而较容易实现碳减排的建筑运行阶段，对应的碳排放为21.12亿吨，占全国碳排放比重21.9%，占建筑全过程排放总量的42.87%。 正因为如此，魏国强分析判断道：“推广绿色建筑及建筑节能是建筑行业实现双碳目标的关键路径和重要措施。” 政策方向：建筑行业降碳排、降能耗空间巨大 在建筑行业内推广绿色建筑由来已久，据魏国强介绍，早在“十一五”到“十三五”时期，国家科技重大专项均对建筑节能、绿色建筑等方面有所涉及，产出一大批科研成果，有力支撑了建筑节能事业发展。“十四五”规划和2035年远景目标纲要更是指出了要推动能源清洁低碳安全高效利用，深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。 2020年7月，住建部、发改委等七部委就联合发布了《关于印发绿色建筑创建行动方案》的通知，明确到2022年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%。2022年初住房和城乡建设部又发布了国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的公告，要求自2022年4月1日起将建筑碳排放纳入强制计算。 《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》还提出，到2025年，完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，建设超低能耗、近零能耗建筑0.5亿平方米以上，装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到30%，全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上，地热能建筑应用面积1亿平方米以上，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，建筑能耗中电力消费比例超过55%。 目前，我国通过一系列举措相关，在建筑领域的减排工作取得了明显效果。《中国建筑能耗研究报告(2020)》显示，全国建筑全过程能耗及碳排放增速由“十一五”期间的7.4%下降至“十二五”期间的7%，“十三五”期间则进一步下降至3.1%。对此，魏国强判断：“建筑减碳领域早已被广大企业当作深入探索的重点领域，尤其是绿色建筑，装配化建造方式、超低能耗建筑和近零能耗建筑、新型建材等，都蕴藏了不少发展机会。” 技术线路：扑面而来的建筑光伏一体化(BIPV) 据魏国强介绍，目前实现绿色光伏建筑的技术路线主要分为两类：传统的BAPV(Building Attached Photovoltaic，指在现有建筑上安装的太阳能光伏发电系统)与新兴的BIPV(Building Integrated Photovoltaic，指将太阳能发电产品集成到建筑上的技术，也即建筑光伏一体化)。 BAPV主要应用于建筑闲置空间改造，多通过支架等将普通光伏组件固定在彩钢瓦或者水泥屋顶上;BIPV应用除了屋顶，还可以作为光伏幕墙、光伏遮阳、光伏温室等，应用场景更多。相比于BAPV， BIPV能够让建筑整体更为美观，不需要其他固定结构的特性也使BIPV安全性更高、使用寿命更长，价格上也占据了绝对优势， BIPV比BAPV每平方米节省约160元左右。 特别是从度电成本来看，BIPV更具备显著优势。陕西隆基新能源有限公司的首个旧厂房改造BIPV项目，建在了陕西汤姆森电力科技有限公司厂房屋顶上，总装机容量226千瓦，共安装1708块，单块135瓦隆顶组件，预计首年发电量约25万度，这也就意味着在未来25年的总发电量约563万度，总计相应可节约标准煤1931吨、减少二氧化碳排放5349吨、减少二氧化硫排放161吨。 另据上市公司森特股份发布的BIPV解决方案测算，以北京地区5万平米厂房屋顶计算，假设峰值日照小时数1362小时，安装容量BIPV(1.2MW/万平米)或BAPV(1.0MW/万平米)情况下，BIPV较BAPV发电量提高10%，而运维费用却低0.013元 /W，可见BIPV节能减碳的效益是很明显的。 从环境效益表现来看，根据《BIPV的经济性及环境效益分析——以云南师范大学 120kWp光伏幕墙为例》对光伏幕墙系统进行环境效益分析的结果，该光伏幕墙系统 在25年的寿命周期内可减少约834.66吨标准煤燃烧所产生的污染物排放量，从而产生的环境效益约为76.72万元。 市场趋势：规模化应用引领千亿级别市场 基于良好的社会效益和经济价值，BIPV正被各国快速推广。中建政研提供了一组研究数据：2019年和2020年全球BIPV装机总量已分别达1.15GW和2.3GW，约占全球光伏总装机量的1%;另据中国光伏行业协会光电建筑专委会发布的数据来看，我国2020年BIPV装机容量已达709MW，约占全球BIPV总装机量的七成。 魏国强还提到：“Becquerel Institute预测，欧洲市场BIPV装机量将于2023年达到500MW，而我国现在BIPV装机水平已超过了该指标。” 住建部此前曾提出，我国2020年新增装配式建筑达6.3亿平方米，约占总新建建筑面积的两成左右，即2020年新增建筑面积约为31.5亿平方米，加上我国现有的超400亿平方米建筑面积，这将给BIPV带来巨大的市场潜力。 近日，上海市印发了《关于本市“十四五”加快推进新城规划建设工作的实施意见》，在优化能源供应结构、支撑上海市率先碳达峰方面，分布式光伏成为重点发力方向，北京、山东、浙江等近20个省市也先后发布政策支持分布式光伏发展。尤其浙江省更是提出，“十四五”期间新增光伏发电1300万千瓦，积极开发应用建筑一体化光伏发电系统。 对此魏国强分析指出：“若我国每年建筑业竣工面积达到40亿平方米左右，假设5%用BIPV替代，仅此一项就是1000亿左右的市场规模，BIPV仍处于大规模发展前的起步阶段，未来发展空间巨大。”  
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