太阳能光伏建筑一体化概论论文.doc

南昌航空大学 Nanchang Hangkong University 本 科 毕 业 论 文 太阳能光伏建筑一体化概论 系（院）名称：新能源学院专业班级：光伏10级15班学生姓名：曾亲 指导教师：潘红娜学 号：1105251538 2012年 4 月19- 27 - 太阳能光伏建筑一体化概论摘要 光伏建筑一体化即BIPV（Building Integrated PV，PV即Photovolta-ic）。光伏建筑一体化（BIPV）技术是将太阳能发电（光伏）产品集成到建筑上的技术。光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，同时作为建筑结构的功能部分，取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等，也可以做成光伏多功能建筑组件，实现更多的功能，如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。关键词：光伏发电, 建筑, 光伏建筑一体化 目 录摘要一 .引言1二 .BIPV发电技术简介2 2.BIPV特点 2 2.2 光伏与建筑相结合的方式3 2.3 BIPV对光伏光伏系统及光伏组件的要求5 2.4 BIPV的整体要求6 三.BIPV的优缺点9 3.1 BIPV的优点9 3.2 BIPV的缺点10四BIPV行业在国内外的发展状况11 4.1 BIPV在国外的发展11 4.2 BIPV在国内的发展13五BIPV的发展经济、因素、前景及趋势分析15 5.1 BIPV的经济分析15 5.2 BIPV的发展有利和不利因素分析18 5.3 BIPV市场前景分析20 5.4 BIPV发展趋势分析21六.结束语24七.致谢25八.参考文献26 引言 随着国际价格持续上涨和国内煤炭价格上调压力上调压力的增大，我国能源供应正面临着前所未有的严峻形势。地球上的环境由于大量燃烧矿物能源已产生明显的变化，人们世代赖以生存的地球遭到破坏，减少传统能源的消耗量节能减排，保护环境的迫切性已经引起我国各级政府的高度重视。建筑能耗是各行业中的耗能大户，在我国已经接近占总能耗的30%，如何有效的降低建筑能耗是目前人们关注的焦点之一。“开源节流”是解决能源安全问题的唯一选择，在大力节能的基础上如何使用可再生能源，降低建筑物传统能源消耗量是近几年人们的努力方向。太阳能以其清洁，用之不竭的特性，近几年再度引起人们的高度关注，比如太阳能光伏建筑发电产品和销售平均每年都已超过30%的速度增长，太阳能光伏建筑发电和太阳能热利用将成为最普遍的建筑物可再生利用形式。太阳能在建筑上的的应用最为有效的方法之一就是采用光伏建筑一体化(BIPV)技术，即光伏建筑在建筑物上镶嵌光伏发电系统为建筑物提供电力。建筑物（包括住宅，商用和公用建筑）能耗通常占一个国家和地区全部能源消耗的30%50%（在香港高达50%之多），利用光伏建筑发电对于减少常规电力消耗，降低供电高峰负荷和保护地球环境具有重要意义。如果在房屋屋顶和外墙安装太阳能电池板，不仅可以进行太阳能光伏发电，而且可以替代传统的玻璃幕墙、屋顶和墙面材料，降低房屋和太阳能项目的整体造价。还可以降低建筑物的冷负荷，达到建筑物能源的有效利用，降低建筑物的能耗，为建筑物创造宜人的生活环境。而带来这一切的，就是光伏建筑一体化技术! 二 、光伏建筑一体化发电技术简介. 2.1:光伏建筑一体化及特点.随着太阳能发电技术的日益成熟，光伏发电系统除大量用于无电地区、游牧家庭、航海灯塔、孤岛居民供电以及某些特殊领域外，也已经开始进入一般单独用户、联网用户和商业建筑。而近年来，随着常规能源的日益枯竭而引起的发电成本上升和人们环境意识的日益增强，一些国家纷纷开始实施、推广光伏建筑一体化发电系统。而光伏建筑一体化发电技术，也在这种形势下迅速得：到发展。太阳能光伏建筑一体化是应用太阳能发电的一种新概念；在建筑结构表面铺设太阳能电池以提供电力。可以说在众多太阳能发电系统中，光伏建筑一体化发电系统是值得期待的一项技术。建筑光伏一体化的特点： （1） 并网系统光伏阵列安装在闲置的建筑物屋顶或墙面上，无需占用土地或增建其它基础设施，适用于人口密集的城市，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。 （2）所发电能馈入电网，省掉蓄电池，节省建设投资与维护费用，从而使发电成本大为降低。提高了系统的平均无故障时间和防止蓄电池的二次污染。 （3）分布式建设可原地发电、原地用电，使输电成本和损耗变得最小。在一定距离范围内可以节省常规电网的投资。 （4）本地发供电，进出电网灵活。夏季由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。BIPV系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而缓解高峰电力需求。 （5）由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。 （6）由于光伏电池的组件模块化，光伏阵列安装起来很简便，而且可以任意选配发电容量。 (7)光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能作为建筑材料和装饰材料，使物质资源充分利用并发挥多种功能，同时降低了建设费用；使建筑物科技含量大大提高，减少了光伏系统成本的回收器，增加了“卖点”。 (8) 避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，这对于环保要求严格的今天与未来更为重要。 (9)发展前途远大。并网光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。2.2：光伏与建筑相结合的方式。 根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，太阳能光伏建筑一体化可分为两大类： 建筑与光伏系统相结合把封装好的的光伏组件（平板或曲面板）安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。建筑与光伏器件相结合建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃，目的是为了保护和装饰建筑物。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户，这样既可用做建材也可用以发电，可谓物尽其美。对于框架结构的建筑物，可把其整个围护结构做成光伏阵列，选择适当光伏组件，既可吸收太阳直射光，也可吸收太阳反射光。目前已经研制出大尺度的彩色光伏模块，可以实现以上目的，还可使建筑外观更具魅力。真正意义上的BIPV是：BIPV 构件既是光伏构件也是建筑部件，可以完全替代传统建材，这样即可用做建材又可以发电，是光伏和建筑的完美融合。从光伏组件与建筑的集成来讲，主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳板等形式，如表 1。 表1：BIPV的主要形式BIPV形式光伏组件建筑要求类型1光伏采光顶（天窗） 光伏玻璃组件建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨集成2光伏屋顶光伏屋面瓦建筑效果、结构强度，遮风挡雨集成3光伏幕墙（透明幕墙）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度、采光，遮风挡雨集成4光伏幕墙（非透明幕墙）光伏玻璃组光（非透明）建筑效果、结构强度、采光，遮风挡雨集成5光伏遮阳板（有采光要求）光伏玻璃组件（透明）建筑效果、结构强度采光集成6光伏遮阳板（无采光要求）光伏玻璃组件（非透明）建筑效果、结构强度集成7屋顶光伏方阵普通光伏电池建筑效果结合8墙面光伏方阵普通光伏电池建筑效果结合 BIPV 产品目前分为晶体硅 BIPV 构件和非晶硅薄膜 BIPV 构件，晶体硅转换效率高，但其产品透光性差，颜色难以满足建筑对美观方面的追求；非晶硅目前转换效率低于晶体硅，但透光性好，颜色更接近建筑的要求，同时成本低，尺寸大，适合大规模化生产，是未来光伏建筑一体化的发展方向。2.3光伏建筑一体化对光伏光伏系统及光伏组件的要求 把光伏器件用做建材，必须具备建材所要求的几项条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户、天窗等，则必须能够透光，就是说既可发电又可采光。除此之外，还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素。光伏建筑一体化对光伏光伏系统及光伏组件具体有如下要求： 组件的要求 与一般的平板式光伏组件不同，（BIPV）组件既然兼有发电和建材的功能，就必须满足建材性能的要求，如：隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观，还要具有足够的强度和刚度，不易破损，便于施工安装及运输等。为了满足建筑工程的需要，已经研制出了多种颜色的太阳电池组件，以供建筑师选择，使得建筑物色彩与周围环境更加和谐协调。根据建筑工程的需要，已经生产出多种满足屋顶瓦、外墙、窗户等性能要求的太阳电池组件。其外形不单有标准的矩形，还有三角形、菱形、梯形、甚至是不规则形状。也可以根据要求，制作成组件周围是无边框的，或者是透光的，接线盒可以不安装在背面而在侧面。 容量的确定对于并网光伏系统，由于不受到蓄电池容量的限制，并且有公共电网作为后盾，确定光伏方阵容量时，不必像独立光伏系统那样一定要经过严格的优化设计，只要根据负载的要求和投资情况经过适当计算就可决定4。对于一般家庭使用，通常太阳电池方阵容量的范围为15 千瓦。 方阵倾角 在独立光伏系统中，光伏方阵要尽量朝向赤道倾斜安装，与水平面之间的倾角要经过严格的计算，以达到光伏方阵输出的极大性和均衡性5。而在并网光伏系统中，只要考虑光伏方阵输出的极大性即可。然而在实际应用中，往往因为要服从于建筑物外形的需要，方阵可能会有各种朝向，倾角也可能从0900 都有，这就需要光伏和建筑设计师共同协商，兼顾的双方的需要，妥善解决。 计量电表 家庭使用的并网光伏系统中，光伏方阵所发出的电能，主要供给用户负载使用，多余部分输入电网，用户负载所消耗的电能，也是由光伏方阵和公共电网共同供应。原则上可以用一块电表来进行计量，电网供电时电表正转，光伏方阵向电网馈电时电表反转。实际上由于各国政府对于开发利用新能源大多实行优惠政策，目前太阳能发电的上网电价要远大于用户的用电电价，常常用两块电表来分别计量，所以有“买入”电表和“卖出”电表的区别。 逆变和控制器 太阳电池方阵所发出的是低压直流电，要与电网连接，必须变换成220 伏、380 伏甚至更高电压的交流电，而且对于电能质量如：电压、波动、频率、谐波和功率因素等参数都有严格的要求。为了保证电网、设备和人生安全，还必须配备并网检测保护装置，如对于处理：过/欠电压、过/欠频率、电网失电（防孤岛效应）、恢复并网、直流隔离、防雷和接地、短路保护、断路开关、功率方向保护等都有明确的规定。所以逆变和控制器是并网光伏系统的关键设备。 2.4 光伏建筑一体化的整体要求。 (1) 光伏组件的力学性能 作为普通光伏组件，只要通过IEC61215的检测，满足抗130km/h(2，400Pa)风压和抗25mm直径冰雹23m/s的冲击的要求。用做幕墙面板和采光顶面板的光伏组件，不仅需要满足光伏组件的性能要求，同时要满足幕墙的三性实验要求和建筑物安全性能要求，因此需要有更高的力学性能和采用不同的结构方式。例如尺寸为1200mm530mm的普通光伏组件一般采用3.2mm厚的钢化超白玻璃加铝合金边框就能达到使用要求。但同样尺寸的组件用在BIPV建筑中，在不同的地点，不同的楼层高度，以及不同的安装方式，对它的玻璃力学性能要求就可能是完全不同的。南玻大厦外循环式双层幕墙采用的组件就是两块6mm厚的钢化超白玻璃夹胶而成的光伏组件，这是通过严格的力学计算得到的结果。(2)建筑的美学要求BIPV建筑首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，就相当于音乐家的音乐，画家的一幅名画，而对于建筑物来说光线就是他的灵魂，因此建筑物对光影要求甚高。但普通光伏组件所用的玻璃大多为布纹超白钢化玻璃，其布纹具有磨砂玻璃阻挡视线的作用。如果BIPV组件安装在大楼的观光处，这个位置需要光线通透，这时就要采用光面超白钢化玻璃制作双面玻璃组件，用来满足建筑物的功能。同时为了节约成本，电池板背面的玻璃可以采用普通光面钢化玻璃。 一个建筑物的成功与否，关键一点就是建筑物的外观效果，有时候细微的不协调都是不能容忍。但普通光伏组件的接线盒一般粘在电池板背面，接线盒较大，很容易破坏建筑物的整体协调感，通常不为建筑师所接受，因此BIPV建筑中要求将接线盒省去或隐藏起来，这时的旁路二极管没有了接线盒的保护，要考虑采用其他方法来保护它，需要将旁路二极管和连接线隐藏在幕墙结构中。比如将旁路二极管放在幕墙骨架结构中，以防阳光直射和雨水侵蚀。 普通光伏组件的连接线一般外露在组件下方，BIPV建筑中光伏组件的连接线要求全部隐藏在幕墙结构中。(3) 建筑结构与光伏组件电学性能的配合在设计BIPV建筑时要考虑电池板本身的电压、电流是否方便光伏系统设备选型，但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的几何图形组成，这会造成组件间的电压、电流不同，这个时候可以考虑对建筑立面进行分区及调整分格，使BIPV组件接近标准组件电学性能，也可以采用不同尺寸的电池片来满足分格的要求，以最大限度地满足建筑物外立面效果。另外，还可以将少数边角上的电池片不连接入电路，以满足电学要求。(4) 巧妙利用太阳能的建筑太阳能为保护环境创造了有利条件，于是许多建筑学家巧妙利用太阳能建造太阳能建筑。 1、 太阳能墙：美国建筑专家发明太阳能墙，是在建筑物的墙体外侧装一层薄薄的黑色打孔铝板，能吸收照射到墙体上的80%的太阳能量。被吸入铝板的空气经预热后，通过墙体内的泵抽到建筑物内，从而就能节约中央空调的能耗。 2、太阳能窗：德国科学家发明了两种采用光热调节的玻璃窗。一种是太阳能温度调节系统，白天采集建筑物窗玻璃表面的暖气，然后把这种太阳能传递到墙和地板的空间存储，到了晚上再放出来；另一种是自动调整进入房间的阳光量，如同变色太阳镜一样，根据房间设定的温度，窗玻璃或是变成透明或是变成不透明。 3、太阳能房屋：德国建筑师塞多。特霍尔斯建造了一座能在基座上转动跟踪阳光的太阳能房屋。该房屋安装在一个圆盘底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮，使房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3厘米的速度随太阳旋转。这个跟踪太阳的系统所消耗的电力仅为该房太阳能发电功率的1%，而该房太阳能发电量相当于一般不能转动的太阳能房屋的两倍。 建筑特点1. 能够满足建筑美学的要求； 2. 能够满足建筑物的采光要求； 3. 能够满足建筑的安全性能要求； 4. 能够满足安装方便的要求； 5. 能够具有寿命长的优势； 6. 具有绿色环保的效果。 三. 光伏建筑一体化的优缺点 目前在建筑中注入绿色元素，已成为建筑发展的趋势，且绿色建筑也将是21世纪世界建筑的主流。绿色建筑有丰富的内涵，各国评价不一，但洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是绿色建筑的重要内容。此部分主要讲光伏建筑一体化的优缺点。3.1 光伏建筑一体化的优点 （1） 绿色能源。太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源，是应用太阳能发电，不会污染环境。太阳能是最清洁并且是免费的，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。它又是一种再生能源，取之不尽，用之不竭。(2) 可原地发电、原地用电，在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。对于联网户用系统，光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用，也可送入电网。在阴雨天、夜晚或光强很小的时候，寂载可由电网供电。由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力，增加了供电的可靠性。 (3) 夏季，处于日照时，由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。BIPV 系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而缓解高峰电力需求。 (4) 由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能、转化为电能大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。 (5) 避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，这对于环保要求严格的今天与未来更为重要。 (6) 由于光伏电池的组件化，光伏阵列安装起来很简便，而且可以任意选择发电容量。 (7) 在建筑围护结构上安等光伏阵列，可以促进 PV部件的大规模生产，从而能够进一步降低 PV 部件的市场价格，这对于 BIPV 系统的广泛应用有着极大的推动作用。 (8) 大尺度新型彩色光伏模块的诞生，不仅约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等)，且使建筑外观更有魅力。 （9）联网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面上，无需额外用地或增建，其他设施，适用于人口密集的地方使用。这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。3.2 光伏建筑一体化的缺点 虽然太阳能光伏建筑一体化有高效、经济、环保等诸多优点，并已在世博场馆和示范工程上得以运用，但光伏建筑还未进入寻常百姓家，成片使用该技术的民宅社区并未出现。这是由于太阳能光伏建筑一体化存有两大问题：一是太阳能光伏建筑一体化建筑物造价较高。一体化设计建造的带有光伏发电系统的建筑物造价较高，在科研技术方面还有待提升。二是太阳能发电的成本高。目前太阳能发电的电价是每度4-5元，比常规发电成本每度1元翻倍。三是太阳能光伏发电不稳定，受天气影响大，有波动性。这是由于太阳并不是一天24小时都有，因此如何解决太阳能光伏发电的波动性，如何储电也是亟待解决的问题。四是在这方面的人才缺乏。 四BIPV在国内外的发展状况4.1 BIPV 国外发展状况 国外光伏发电已经完成了初期开发和示范阶段，正在向大批量生产和规模应用发展，各国一直在通过改进工艺、扩大规模、开拓市场等，大力降低光伏电池的制造成本和提高其发电效率。 国际能源组织(IEA)于1991 年和 1997 年相继两次启动建筑光伏集成计划，许多国家相继制定了本国的屋顶计划。1997 年 6 月美国宣布了“百万屋顶光伏计划”，计划 2010 年完成，总装机容量为 3025MWp，所产生的电力相当于 3 一 5 座大型燃煤电站，每年可望减排二氧化碳 35 亿 t，相当于减少 85 万辆汽车的尾气排放。为此，1998 年美国政府的光伏研究经费增加了30%。该计划旨在促进美国光伏产业的快速发展，把发电成本降到 6 美元/kWh 以下，起到减排 CO2、增加社会就业、保持美国光伏产业在世界的领先地位的作用。 2007年2月5日，美国能源部公布了美国太阳能计划（SAI 2006-2010）,其要点如下：1 美国太阳能计划将重点支持最能有效降低成本、提高效率以及提高 光伏可靠性的生产过程和产品的研究开发项目；2 将在2007财政年度投资1.487亿美元研究开发经费，其中光伏预算1.398亿美元，聚光太阳能热发电890万美元；3 美国太阳能计划将对以光伏工业为向导的研究开发目予以投资，从而降低成本扩大本国的光伏产量；4 美国太阳能计划还对拥有从实验室向商业化过度潜力的新型光伏电池公司给以支持，通过能源部投资、NREL和Sandia国家实验室的支持使得新一代光伏电池在2011年以后走向市场化。并使其成本逐步下降到515美分/KMH。美国太阳能计划支持下的光伏发电成本具有具体曲线；5 美国太阳能计划支持消除非技术性障碍，包括：技术标准、技术规范、产品认证和技术培养；6 美国太阳能计划将促进美国各州电力公司建立伙伴合作关系，制定相关法规和激励政策以促进太阳能应用的推广；7 促进太阳能热发电的技术开发、批量生产和扩大项目规模。美国联邦政府虽然没有通过具体的法令，但有20多个州政府或议会通过了相关法令，强制推行政府的可再生能源政策。在电价方面，美国的一些州采用可避免成本的计算方法，确定可再生能源的电价。由于可避免成本是相对常规能源确定的，因此不同可再生能源技术得到电价一样；还有些州制定了按净用电量收费的方法，相当于按照销售电价确定可再生能源电价。这种价格的形成机制与固定价格相类似，其效果也大同小异。欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶计划，计划于 2010 年完成。德国在此框架下于 1998 年 10 月提出了在 6 年内安装 10 万套 PV 屋顶系统，总容量在300500MW。1999 年 5 月 14 日，德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂，完全用可再生能源提供电力。目前世界上最大的安装在屋顶的光伏并网系统是德国波茨坦太阳能屋顶电站，于 2004 年 7 月建成，容量为 5MW，由 3万块太阳电池组件组成，每年能够发电 4200MWh。德国2000年颁布的可再生能源法，其主要特点是“固定上网电价”政策。关于光伏发电的主要内容：1 电网公司全额收购光伏发电上网电量，并以50.6欧分/KWH支付给开发商上网电价；2 在固定的时间范围内，享受固定的上网电价；3 新建光伏发电的平均每月需要多支付20欧分的电力支出。与可再生能源法相配套的还有银行贴息贷款的政策。德国的政策性银行德国复心开发银行设立了可再生能源投资专项或、额度，为可再生能源项目融资提供方便。对安装光伏发电系统提供贷款支持；1 国家补贴的长期低息贷款；2 贷款期：10年、12年、15年、20年、甚至30年，头2年、3年或5年不用尝还；3 固定利率至少10年。在这些政策的支持下，德国还实施了“十万光伏屋顶计划” ，德国政府认为光伏发展计划已经取得了完全的成功。 尽管“十万屋顶计划”已经在2003年结束，但在德国的光伏屋顶的建设却还没有因此而停顿，2004-2006年仍然有大幅度的增长。日本很重视光伏与建筑相结合的技术。1997 年，通产省宣布执行“七万屋顶”计划，安装了 37MW 屋顶光伏系统。自 2002 年以来，日本的屋顶计划与建筑一体化得到了充分的发展，柔性太阳电池与建筑材料的相互结合使成本大大下降。日本光伏屋顶并网发电系统的特点是:太阳电池组件和房屋建筑材料形成一体，如“太阳电池瓦”和“太阳电池玻璃幕墙”等，这样太阳电池就可以很容易地被安装在建筑物上，也很容易被建筑公司所接受。日本政府计划到 2010 年安装 5000MW 屋顶光伏发电系统。 日本实行的是用户补贴政策。用户补贴即对消费者进行补贴。这种补贴也不是一成不变的，它随着市场的发展和技术的进步而进行调整。安装光伏发电系统是进行工程补贴，这一补贴逐年减少，从最初补贴50%,分十年逐渐减少，到第十年是补贴减到零，2005年以后，日本屋顶光伏发电系统的补贴已经没有了。除了光伏系统的安装补贴外，还允许光伏发电系统“逆流”向电网馈电，意味着电力公司以同等电价购买光伏系统的发电量，这类似于美国的净电量计量法。日本的普通电价原本很高，相当于每千瓦时2.4元人民币；而预计光伏发电系统价格将从2006年的大约4.0万元/kw下降到2010年的2.0万元/kw。在美、日、德三国大规模的太阳能屋顶计划的推动下，以光伏集成建筑为核心的光伏并网发电市场得到了极大的发展。此外，意大利、印度、瑞士、荷兰和西班牙都有类似的计划在实施。 4.2 BIPV在国内的发展状况随着光伏发电领域的转变，我国的 BIPV 系统的研究与开发已取得了很大的发展。“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成 17kw、7kw 光伏发电屋顶并实现并网发电。“十五”又在北京上海建成多座建筑一体化的并网发电系统。 2002 年上海奉贤建成 lOkW 建筑一体化并网发电系统，该系统实现了自动化的管理。2003 年上海又建成了生态示范工程，其中 5kW 的并网发电系统与建筑有机地结合在一起，该系统并网发电技术水平达到国际一流。还有上海太阳能科技有限公司建筑一体化办公示范楼采用了六项国内首创的太阳能发电与建筑直接相结合的技术，并充分利用建筑一体化的诸多优点，总装机容量达40kW，结合地温空调技术，可以基本实现该建筑的能源自给。 2003 年建成的北京市大兴区天普工业园的一幢建筑面积 8000m2 的综合利用新能源的生态建筑工程示范楼，办公用电部分由50kWp 太阳能光伏并网发电系统提供。深圳多个小系统并联，与不同建筑相结合，总量为 1MW 规模，于 2004 年8 月建成，目前已经进入运行。 2004 年 8 月，由深圳市政府投资、中科院北京科诺伟业公司承建的1MW 太阳能光伏电站在深圳国际园林花卉博览园内建成发电。该电站采用与市电直接并网的运行方式，是目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站。该电站总容量 1000kW，光伏组件总面积7660m ，年发电能力约为 100 万 kWh，相当于每年可节省标准煤约384t，年减排 CO2 约 170 余 t，减排 SO2 约 768t。与常规能源发电比较，并网光伏发电系统的运行、维护费用很低，节约了运营成本。 2005 年 4 月，我国拥有自主知识产权的西部最大的乌鲁木齐“3x20kW 并网光伏发电站”成功并网运行。它是在建筑物朝阳表面铺设太阳能光伏发电组件，能直接将吸收的太阳能转化为电能，并通过逆变并网装置与常规电网实现高品质电能的双向传输。 2005 年上海提出了 10 万个屋顶安装光伏发电系统计划，随即，江苏也提出了1万屋顶光伏并网发电工程。 五. BIPV的经济、环境及市场前景分析 5.1 BIPV的经济分析在社会实践中，人们进行的所有实践活动，都是为了取得一定的效益， 以满足人们生产和生活的需求，这是人类社会实践所遵循的一个重要原则。只是由于各类活动的不同，人们取得效益的形式也不同。主要从两个角度去考察其经济效益：一是在一定的人力、物力、财力的条件下，如何科学的管理、合理调配而使之充分发挥作用，更好地满足既定目标的要求，得到更好的效果，即得到最佳的“成果”，产出最大。二是在确保满足既定的目标前提下，通过技术的进步、优化组合而使在或的效益的过程中所花费的消耗最少，即付出最少的“耗费”，投入最少。换言之，任何一种社会实践，要获得有用的成果，创造物质财富，都必须花费一定的代价，消耗一定的人力，物力和资金，付出劳动耗费。1997年，我国太阳能电池发电成本高达200元/千瓦时；20世纪80年代，我国光伏工业开始起步，太阳能电池发电成本降至40元/千瓦时至45元/千瓦时；到2000年底，我国单晶硅太阳能电池发电成本为42元/千瓦时至47元/千瓦时，非晶硅太阳能电池发电成本为23元/千瓦时至25元/千瓦时。2008年，我国太阳能电池的成本为10元/千瓦时至75元/千瓦时。到2010年，我国太阳能光伏电池的发电成本将会降到1元/千瓦时左右，达到或接近发电成本价格。国内最大兆瓦级太阳能光伏电站上海崇明前卫村太阳能光伏电站等多个太阳能光伏和风电项目的上网电价于2008年8月中旬获得国家发改委批复核定。核定内蒙古鄂尔多斯伊泰集团205千瓦太阳能聚光光伏电站和上海崇明前卫村太阳能光伏电站上网电价为每千瓦时4元（含税）。据称，崇明县前卫村兆瓦级太阳能光伏发电站的年上网电量，以三口之家每年用电1500千瓦时计算，可供约715户市民家庭使用1年。不过，价格仍是太阳能发电普及的一个瓶颈。上海市电力公司2007年表示，太阳能发电成本约为每度7元，是普通电力的10倍。但随着国产光伏电池技术水平提高，成本下降，太阳能发电可望在上海郊区和长三角地区逐步推广。而此次发改委核准的该项目上网电价为每千瓦时4元，显示该项目的发电成本亦在逐步降低。 我国自上个世纪80年代光伏工业起步以来，太阳能电池成本持续下降，到2010年，我国太阳能光伏发电成本有望降至1元/千瓦时（KWh）左右，达到或接近常规发电成本。随着世界电子技术的突飞猛进，太阳能电池的产量逐年递增。 财政部2009年对太阳能光电建筑应用示范的补助标准确定为20元/瓦，占目前系统成本的近50。补助后发电成本降低至1元/度，大大增强光电竞争力。2009年补助标准原则上定为20元/瓦，具体标准将根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素分工业开始起步，太阳能电池发电成本降至40元/千瓦时至45元/千瓦时；到2000年底，我国单晶硅太阳能电池发电成本为42元/千瓦时至47元/千瓦时，非晶硅太阳能电池发电成本为23元/千瓦时至25元/千瓦时。2008年，我国太阳能电池的成本为10元/千瓦时至75元/千瓦时。到2010年，我国太阳能光伏电池的发电成本将会降到1元/千瓦时左右，达到或接近常规发电成本价格。 我国最早在海外上市的太阳能企业无锡尚德公司于2008年7月宣布，计划在5年内将太阳能发电成本降至1元/千瓦时。目前尚德表示，其“冥王星”技术的光电转换效率已经提升到18%以上，这也使整个光伏产业水平提高1个百分点以上。从目前的发展情况来看，风电发展最为迅速，成为可再生能源发展的主力军。太阳能却因为发电成本高的制约难以推广。目前国内太阳能发电成本在23元左右，而火力发电上网电价仅有区区几毛。因此，分析人士指出，如果无锡尚德能将太阳能发电成本降至1元，将会打破目前太阳能发电成本过高的格局，促使太阳能发电产业发展提速。 地面光伏发电站的成本组成大致可以分为光伏组件、逆变和输配电、电站建设安装、土地价格几个部分。2009年5月，光伏组件的价格已经由2008年的每瓦35元左右降到了每瓦15元至18元。苏州阿特斯作为光伏组件的龙头企业，其生产成本已降到每瓦约10元。逆变和输配电的价格则由2008年的每瓦12元左右降到了每瓦4元至6元。兆瓦级地面光伏电站的建设安装(含土建、支架和布线)和土地价格，合计约为每瓦7元左右。如果增加追日跟踪系统，则每瓦还要再增加约2元的成本。可见，兆瓦级地面光伏电站每瓦的总成本应该在26元至33元左右。但是，这个成本还未包括站外的道路和输电线路成本。而对于屋顶电站，光伏组件的价格同样为每瓦15元至18元，由于屋顶可以直接固定组件，因此基建和支架费用可以降低到每瓦2元至3元，土地成本也可以省去。但是，由于屋顶电站通常规模较小，因此逆变并网部分的成本则有所增加，大约在每瓦5元至8元。这样，屋顶光伏的成本应当在每瓦22元至29元之间。对于计划投资光伏电站的投资者来说，除了上述成本外，还必须考虑电网接入费用(外线费用)、道路费用、财务费用、运营费用。对于兆瓦级以上的地面光伏电站，如果能够拿出投资额的1%至2%作为每年的运营费用就足够了。苏州阿特斯公司对兆瓦级地面光伏电站的建设成本可以控制在每瓦26元左右。至于合理的上网电价，则还取决于发电上网的收费期限，10年、20年、30年等不同的投资回收期，上网电价都会不同。假设贷款利率为4%至5%，年通胀率为3%，那么兆瓦级地面光伏电站1.5元/千瓦时的上网电价，回收期应当在20年以内。 据介绍，现在国内光伏电站的并网逆变器绝大多数从德国采购，产品价格高于德国企业在本国的售价。由于光伏逆变与常规的备用电源和电气传动变频在技术上相通，而后者的国内制造商已经颇具规模。只要国内光伏市场大规模启动，必将有许多原来的电气设备制造商大举进军该领域，届时逆变和输配电环节的设备价格将大幅降低。 上网电价一向是制约整个新能源行业发展的瓶颈，今后将有望以统一参考价格解决该难题。国家能源局可再生能源处2009年6月初表示，中国正计划采取每千瓦时（即每度）1.09元的太阳能发电优惠上网电价。目前太阳能发电仍然比火力发电的行业平均价0.3元/千瓦时仍要高出510倍。此次上网电价的推出，是为了推动采用太阳能发电的电厂与采用煤炭等传统燃料发电的电厂展开竞争。 来自广东中国招商证券有限公司的数据表明，中国多晶硅光伏系统成本在2008年12月已下降到每W为31元，比2006年10月下降50，这是由于多晶硅价格便宜，更好的加工和有更高的电池的效率之故。据中国招商证券2008年的报告，部分因为有了较廉价的光伏系统，估计国内太阳能光伏发电发电场成本下降了43，从2006年约4元/KWh（0.593美元）下降到2009年2.28元/KWh （0.33美元）。中国太阳能富足的西北地区年日照1560小时，成本甚至可达到1.93元/KWh，超过政府降低中国太阳能发电成本目标：至2010年达3元/KWh。预计这一趋势由于继续提高生产规模和有更好的基础设施而会使成本有所降低。5.2 BIPV的有利和不利因素1、有利因素 (1)能源危机和环境保护 由于化石能源的有限性和过度开发，近年来能源危机已迫在眉睫，并且在其消耗过程中带来的环境污染也越来越严重。近年来，国际社会纷纷采取措施应对全球气温变暖问题，2005年2月16日，京都协议书生效，成为国际上推动新能源发展主要契机，将各个国家的发展新能源规划推进到一个新的阶段。未来能源发展的方向是将是以太阳能为代表的可再生能源，在众多可再生能源中，太阳能无疑是最巨大且最清洁的能源，光伏发电是解决能源与环境问题的有效途径。 (2)产业政策 世界各国的政策扶持为太阳能光伏行业的未来发展奠定了坚实的基础。2004年德国新修订的可再生能源法正式实施，以实际措施扶持太阳能发电，2005年2月，京都议定书的生效再次推