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建筑一体化
建筑一体化 一光伏―建筑一体化（BIPV）的形式与特点 在80年代，光伏地面系统除大量用于偏僻无电地区、游牧家庭、航海灯塔、 孤岛居民供电以及某些特殊领域外，已开始进入一般单独用户、联网用户和商业 建筑。进入90年代后，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BIPV系统。光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合；
另外一种 是建筑与光伏器件相结合。
1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。
2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。
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。
用光伏器件代替部分建材，在将来随着面的扩大，光伏组件的生产规模也 随之增大，则可从规模效益上降低光伏组件的成本，有利于光伏产品的推广应用， 所以存在着巨大的潜在市场。从建筑、技术和角度来看，光伏―建筑一体化有以下诸多优点：①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。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，负载可由电网供电。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装 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。
二BIPV系统的发展趋势 在能源和环保压力的促进下，太阳能光伏技术已逐步成为国际走可持续发 展道路的首选技术之一。事实已经证明，对于几kW以下的系统，采用太阳光伏 发电是最为理想的。光伏（PV）技术除传统的单独用户及特殊领域应用外，正 在向高水平和大规模方向发展。BIPV的联网发电已成为近年来PV应用的主要方 向和热点。联合国能源机构最近发布的调查报告显示，BIPV将成为21世纪的市 场热点，太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。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。
近年来，世界光伏市场发生了很大变化：由过去的独立运行（提水、照明 等）和通讯设备、卫生保健、导航浮标等领域转向并网发电和与建筑物结合的常 规供电；
开始由作为补充性能源逐步向替代性能源过渡。现在分别介绍一下不同 国家的发展情况。
1美国 1993年6月，美国能源部和国立再生能源实验室签定五年合同，实施“PV：
BONUS”计划，耗资2500万美元发展与建筑相结合的光伏产品，即建筑幕墙光伏器件和大型屋顶光伏组件等。
为了促进美国光伏产业的快速，降低光伏发电成本以及节约能源和保护环 境，美国前总统克林顿1997年6月26日在联合国环境与发展特别会议上宣布美国 将实施“百万太阳能屋顶”计划，到2010年要在全国范围的住宅、商业建筑、学校 和联邦政府办公楼屋顶上安装100万套太阳能系统，包括光伏系统和太阳能集热 器，可以供应电力和热水。为此，1998财政年度美国政府的光伏经费增加了30％。
2日本 日本很重视光伏与建筑相结合的技术。20世纪90年代，政府资助一些大学、 研究所和公司进行开发研究。如三洋电气公司推出了几种非晶硅电池与建筑材料 相结合的产品（三洋公司在非晶体太阳电池技术方面是世界一流的）：一种是做 成曲线形瓦片形状，每片面积为305平方厘米、输出功率2.7WP，价格比较昂贵；
另一种是90cm×35cm的平板非晶硅电池组件，组件背面有“脚”便于安装，一般用 做屋顶材料。三洋电气公司还推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃组件，用于商 业建筑物的垂直幕墙。其半透明组件的透光率为30％，既可作为窗户采光用，又 可用于发电（德国也有类似产品）。以上光伏组件已安装在三洋电气公司、Fsukasa 电力公司等办公楼建筑物上。
1997年，通产省又宣布执行“七万屋顶”计划，安装了37MWP屋顶光伏系 统。该计划使日本成为该年度世界最大的光伏组件市场。日本政府计划到2000 年安装400MW、2010年安装4600MW光伏发电系统。
1998年，日本三家公司（清水建筑、夏普、川崎制铁）合作研制一种新型 建筑材料，即把太阳能电池安装在建筑材料里，并按需要做成三种，用做屋顶和 外墙。
3德国 1990年首先开始实施“一千屋顶计划”，在私人住宅屋顶上推广容量为1～ 5kWP的户用联网光伏系统。
在光伏器件与建筑相结合方面，ASE所属几家公司分别推出了多种光伏组 件，其中有大尺寸（1.5m×2.5m）的无边框非晶硅组件，每块组件功率可达360Wp， 可用于垂直外墙和倾斜屋顶；
也推出了尺寸为1m×0.6m的非晶硅不透明组件，可 分别用于屋面、垂直幕墙和窗户。目前世界上最大的太阳能屋顶光伏系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。
4印度 印度近年来大力推广太阳能，已取得了很大成绩。在发展家，印度的光伏 产业及应用市场居领先地位；
据报道，目前已成为继美国之后的第二大单晶硅太 阳能电池生产国。全国已有40万套光伏系统用于多种应用领域。并且，政府正在 组织一些研究和生产机构开展光伏器件与建筑相结合的研究开发。
1997年12月18日印度政府宣布，到2002年要在全国范围内推广150万套太 阳能屋顶。
5中国 中国的太阳能光伏技术也具有了一定的规模。据统计，截止1997年底，我 国已完成并正常使用的太阳能光伏发电系统装机容量为10～15MW，主要用于边 远地区居民的供电。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17kWp、7kWp 光伏发电屋顶并实现并网发电。在世界银行捐赠及双边或多边技术合作的支持下， 预计我国光伏市场年销售量将以20％的年增长速度发展，到2010年可望超过 10MW. 最近获悉，香港特区政府为支持环保，香港工业署日前拨款170万港元给 香港理工大学，建立第一座“光伏建筑”实验系统，以太阳能为大厦提供部分电力。
有资料对1984～1994年间的光伏需求进行了统计并对到2010年可以安装 PV的容量进行了预测，结果如表1所示。
紧紧围绕降低光伏发电成本的各种研究开发工作一直在发达国家紧张地 进行。在光伏系统方面，目前已开发出带微型逆变器的光伏组件，这将给光伏系 统安装及与建筑集成带来革命性的变化。
BIPV的开发是目前世界上大规模利用光伏技术发电的一大研究热点，西 方发达国家都在作为重点项目积极进行。除了在屋顶安装光伏电池板外，已推出 了把光伏电池装在瓦片内的产品。
在飞速发展的智能建筑（IB）中，楼宇自动化系统（BAS）是一个重要组成部分。对于BIPV系统，其本质上是属于楼宇设备的范畴，但在目前关于BAS 的资料中还没有被纳入其中。笔者认为，BIPV系统应当纳入BAS.未雨绸缪，在 实际建筑施工中应当预留光伏阵列的铺设装置；
在综合布线系统（PDS）中，应 当预设光伏设备的接入端口和线路匣，为以后光伏组件与楼宇设备的结合作准备。
随着光伏组件的广泛应用和价格大幅度下降，未来实现智能化的建筑物必定要配 装BIPV系统，同时这也是对IB的一个重要补充。
可以预计，光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发 展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。
由于价格、法规等因素，BIPV系统在短期内还难以大规模普及，但随着 常规能源的日益枯竭、人们环保意识的日益提高，以及由此促进的制造工艺的革 新和技术的发展，BIPV一定会展现出强大的生命力。
