加强光伏建筑一体化应用管理是当务之急

建设部幕墙门窗标准化技术委员会专家组长

中国建筑金属结构协会光电建筑应用委员会专家

龙 文 志

 

1)光伏建筑一体化应用春天来临了

光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic)是把太阳能同建筑结合起来,将房屋发展成具有独立电源,自我循环的21世纪新型建筑,是建筑概念的拓宽和发展,是21世纪建筑及光伏技术市场的需求,是科学技术发展和人类社会进步的必然。光伏建筑将成为21世纪最重要的新兴产业之一。

2008年世界金融危机使全球资产面临重新溢价,金融版图随之悄然改写,与之相伴的还有国际油价的跌宕起伏。伴随金融危机恐慌心理的蔓延,影响金融危机的因素扩大。能源安全,作为世界各国政府密切关注及深入研究的课题亦被提上议事日程,世界各国从保护国家安全角度,制定和调整本国的能源战略。为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响,各国政府高度重视可再生清洁新能源,并把太阳能发电作为首选发展方向。从历史上看,几乎每一次对于经济危机的成功应对,都成为重要技术突破和产业结构升级的先导。反过来说,能不能实现技术提升和产业结构优化,又是一个国家能否实现稳定复苏的基本前提。这一次经济危机也会是如此。各国政府将新能源列为振兴经济、化解危机的重要对策;迫切需要寻找替代传统能源的战略发展方向,新的制高点的争夺将直接决定未来全球经济的新格局。

随着全球金融危机持续蔓延,发达国家市场需求普遍萎缩。因此,当前我国应对危机的重点,在于通过各项措施,扩大内需和扩大投资。怎样才能有效地扩大内需和投资?哪些产业或项目能够纳入政策扶持范围?关键看是否具备四个可持续性:生态环境的可持续性,经济发展的可持续性,社会发展的可持续性,技术创新的可持续性。以这四个“可持续性”来衡量,扩大对可再生能源领域尤其是太阳能产业的投资、设法拉动太阳能应用产品的内需市场,是最值得我们给予特殊政策加以扶持的领域之一。
为促进光伏发电产业技术进步和规模化发展,培育战略性新兴产业,国家财政部、住房和城乡建设部2009年3月23日发出《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》(财政部财建[2009]128号),财政部同步印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》(财建[2009]129号)、《关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知》(财办建[2009]34号),(简称三文件)推出了大幅度补贴示范性光伏发电项目的政策。财政部、科技部、国家能源局於2009年7月16日发布了《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》。财建〔2009〕397号:金太阳示范工程综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式,加快国内光伏发电的产业化和规模化发展,以促进光伏发电技术进步。并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助。

2009年11月25日国务院常务会议公布了中国的碳减排目标──到2020年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%─45%。CO2的减排,主要是采取化石能源的替代技术,尤其是光电建筑等可再生能源技术、(核能目前已经被排除在联合履约和CDM机制之外);

十一届全国人大常委会第十二次会议2009年12 月26日表决通过关于修改可再生能源法的决定。修改后的可再生能源法规定,国家财政设立可再生能源发展基金。 可再生能源法规定,基金的资金来源包括国家财政年度安排的专项资金和依法征收的可再生能源电价附加收入等。对可再生能源发电实施全额保障性收购制度,是强化有关电网企业收购可再生能源的责任和义务,培育可再生能源市场和产业的重要手段。

2010年中央经济工作会议强调结构调整和发展方式转变,表明了每次大的危机过后,都会出现一次大的产业革命来调整原来的经济模式。我们面临的下一轮产业革命,将从新能源和低碳经济领域爆发。“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。“低碳经济”实质是能源高效利用、清洁能源开发,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。

综上所述,光伏建筑一体化应用风暴正在全国和世界各地掀起。尤其是我们中国在创建节约型社会的主题带动下,各地政府、企业界纷纷聚焦“太阳能光伏建筑一体化”,一场能源产业的革命已经在爆发边缘,太阳能光伏建筑一体化应用春天来临了。

2)光伏建筑要防止“一哄而起、鱼龙混杂”。保证光伏建筑一体化应用健康发展,加强光伏建筑一体化应用管理是当务之急!

据了解中国建成107项光伏建筑和光伏电站,其中小于10兆瓦约计73项,大于10兆瓦约计24项,大都能正常运行,但也有个别工程造价很高,却在运行中故障频繁,不能使用,光伏建筑—些破坏照片:

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图1光伏屋面工程破坏实例照片

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图2光伏屋面工程破坏实例照片

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图3光伏屋面工程破坏实例照片

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图4光伏屋面工程破坏实例照片

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图5光电板破裂照片

3)国内某光电屋顶采光带共铺设3600块钢化玻璃,其中1800块玻璃的中空层内设置铜铟镓硒太阳能光电板,峻工后不久,产生了屋顶漏雨、光电板镀层脱落、玻璃都自爆等故障。

该工程情况如下:在该建筑的中央采光顶的两侧,每侧分布了3排光电玻璃板块,光伏方阵朝向为北偏西45度,光伏方阵的倾角为7度,中央高度为40.00m(以水平地面为基准),电池板分布在采光顶的中空玻璃中,使用的是德国某公司1200mm×600mmCIS(铜铟镓硒)太阳电池组件,电池板构件包含电池芯片、超白玻璃、夹胶LOW-E玻璃、空气层、接线盒、引出导线、玻璃边框等组成,玻璃构件从室外往内依次为:8mm超白玻+光电池板芯片+30A空气层+8LOW-E玻璃+1.52PVB+8mm(夹胶玻璃),玻璃全部为钢化玻璃,电池芯片间采用密封拼接,安装方式采用压块式的安装方式,电池板是放在采光顶的中空玻璃之中,电池板上面的玻璃为超白玻璃。

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图5.6-2该工程光电屋顶室内照片

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图6该工程光电屋顶室外安装照片

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图7该工程光电屋顶峻工后室外照片

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图8该工程光电屋顶峻工后光电板照片

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图9该工程光电屋顶峻工后光电板照片

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图10该工程光电屋顶节点图

4)尽快编写BIPV技术标准和工程技术规范,尽快实行许可证或设计、施工资质制度,尽快建立中国BIPV光伏产品认证体系。

上例虽是个别现象,但也提醒和警示:光伏建筑一体化应用中若对技术、施工及光伏产品的质量缺少有效的控制,工程经过短期使用后出现故障,不但造成国家资金的大量浪费,也打击了消费者对BIPV的信心,影响整个行业的健康发展。不利于光伏应用发展的情况,根本原因就是,示范工程监管和问责制度的缺失,使得国家的政策补贴成了唐僧肉。吃下去哪怕是不消化,也不去管它。可是光伏工程的每次失败、无效,都深深地打击了光伏产业的发展。那些为了短期效益,不顾技术现实,想方设法混淆视听,谋取财政补贴,以 及偷工减料建造虚假光伏工程与为了推销产品收买外行专家代言,蛊惑市场的行为,都应该有人去管才行。光伏应用是一门新兴的学科,而且还在发展之中。光伏应用技术涉及面广,实践性强,专业分工繁多,发展变化迅速,鉴于我国不少幕墙企业对BIPV比较生疏,目前也没有这方面做更深层次的研究和必要技术储备;而光伏组件及光伏系统的生产公司缺少BIPV设计方面的技术,对幕墙、屋顶等的安装要求知之甚少;太阳能光伏与建筑结合,即从技术、工艺、结构等方面实现完全意义上的一体化,还有许多研究工作要做,不是想象的那么简单。为了适应BIPV飞速发展的形势,保证BIPV健康发展,确保BIPV工程的质量,BIPV工程不能再出现类似失误,加强BIPV管理是当务之急!尽快编写BIPV技术标准和工程技术规范,BIPV施工企业尽快实行许可证或设计、施工资质制度,尽快建立中国BIPV光伏产品认证体系。目前国际电工委员会(IEC)和全球光伏认证组织正在进行合作,统一光伏产品标准。中国应该借助起点比较高的优势,迅速建立起同国际标准接轨的认证体系,并同国际认证机构多加沟通和协调,促进国际互认。在以上制度未实行之前,每项BIPV工程必须按照建标〔2005〕124号文件进行“三新核准”,确保证BIPV工程的质量和安全。

5)加强光伏建筑招投标管理:

光伏建筑工程失败教训。使得一些有意建造新的光伏工程的投资者,期望借竞争性谈判采购的方式,寻求理想的供应商,从而完成一项满意的光伏工程。然而,没有从技术层面上去深究以往工程的成败原因,而仅仅从商务的角度来考察得失是行不通的。因为光伏工程是一个复杂的、技术含量很高的技术项目。任何一项光伏工程的方案,都具有科研的性质,既要量身定做,又必须应对变化。所以,光伏工程不像其他成熟的幕墙屋顶工程那样规范,也不存在一个成熟的有竞争性的光伏工程市场。随着节能事业被重视,光伏工程需求日益增多,参加光伏工程竞标的竟标者,大部分是一些随市场应运而生的太阳能公司,这些公司有的是采购太阳能电池组件和逆变器来做工程的集成公司:有的是单一生产电池或逆变器的厂家;还有很多是生产或经营太阳能热水器的公司:而招标者也少有专业人士。招标者和竞标者都对光伏工程技术缺乏起码了解。这种背离专业的盲目追赶市场的做法,必然会给工程留下很多隐患。

例如:某光伏工程招标文件”中错误地把“峰瓦”当做电池板的输出功率了。“峰瓦”是指光电池在特定的光照条件下(每平米1000W 太阳辐照强度),在确定的温度(25℃)时,发电能力为1W的单元。由于这是光电池在一般情况下最高的发电能力,所以称之为峰(值)瓦,而平时的日照强度是远达不到这个标定值的。加上电池板的偏析,早晚、阴雨、空气透光度低及灰尘、阴影遮挡,甚至于自身的衰退和老化等因素,都会导致发电能力的大幅度降低。该工程实际需要4000W,标书祗要求供应5000Wp的电池板,理论上,在24小时提供4000W电能,不考虑任何损耗,需要单晶电池组件最低量为32000Wp。从而导致该工程失败。

招标文件起草者对光伏技术的不了解,不止是表现在一些基本概念上,还表现在对专业知识的不了解上。一些起草标书的人在翻阅了几本专业书籍之后,自以为已经懂得了该领域的基本知识。其实,没有能把光伏应用技术方面的相关知识了解清楚。因为光伏建筑应用技术是一项学科跨度大的科学技术,一项光伏幕墙屋顶工程不仅包含电池组件,还包含电工、建筑,对光伏照明工程来说还有照明配件等。所以不少有招标文件能够完整、清楚地表达所求。

光伏工程建造,不能简单地套用现成的招投标模式。应用工程的技术难度不是随便一家企业就可以胜任的。不少电池板生产厂家和热水器工程公司,与光伏工程的实际运用相差太远,普通光伏产品的生产厂家和一些研究逆变并网系统的研究部门,也未必有设计和安装光伏工程的能力。光伏工程立项之前,需要有专门的考察。对示范工程的考察必须入木三分,走马观花必有后患。有可能的话建议相关职能部门组织专家对重点宣传的光伏工程进行评估。

本文仅供参考,不妥之处,敬请指正。

龙 文 志 2010-01-09

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