BIPV的五大主要应用场景

上周推送了一篇文章《BIPV的本质》，聊了一下建筑光伏一体化的行业发展情况。简单来说，建筑光伏一体的本质就是能发电的建材产品。光伏发电建材产品在建筑中哪些场景适合使用？本文结合 实际应用案例，具体介绍光伏发电建材在建筑中的五大应用场景，供大家参考。

1、光伏屋顶（BIPV屋顶）

与常规的屋顶光伏电站（BAPV）不同，光伏屋顶（BIPV屋顶）要求光伏发电建材与建筑融合成为整体；除了有非常好的发电能力，还要具有替代传统屋顶的遮阳、保温、防水的功能或者建筑美观功能。

常见的有与金属屋面结合的产品，主要应用于工商业厂房屋顶。通过光伏产品与金属屋面的优化融合设计，一方面能确保25年以上使用寿命（传统彩钢瓦只有10-15年使用寿命），同时有更好的隔热、保温及防水能力。产品相较于传统彩钢瓦的显著优势以及各地不断出台支持政策文件（有限地区是强制性要求），未来新建厂房使用这种产品的比例会越来越高，同时全国既有厂房数量庞大，也有非常大的市场空间。另外也有厂家开始提供项目配套的融资服务，这也将极大提高企业主采用光伏屋顶方案的积极性。

▲ 雄安商务中心屋顶光伏瓦项目

另外还有一种应用场景正在被建筑设计师关注，就是建筑的第五立面（建筑屋顶面）。不仅要求光伏建材的颜色图案、形状尺寸能与建筑整体设计融合，达到设计美观要求，同时尽可能达到最 大发电能力，为建筑用电提供高比例支持。

2021年刚刚改造完成的嘉兴火车站和正在施工的雄安商务中心就是比较典型的案例，巧妙利用光电建材将“建筑的第五立面”打造成为“生态第五立面”，不仅彰显了屋顶的美学功能，还是绿色清洁的光伏发电技术在建筑屋面上的大胆探索和尝试。

▲ 嘉兴火车站BIPV光伏

据悉，嘉兴火车站南北站房屋顶铺装了约1.2万块颜色统一的高效碲化镉薄膜光电建材，与两座站房整体设计完美融合，项目投产后预计年发电量110万千瓦时电，相当于每年减排约1000吨二氧化碳，为以后高铁站、机场、会展中心、商城等公共建筑场馆的建设和改造提供了重要的参考和示范。

2、光伏幕墙

光伏幕墙其本质是幕墙的光电化，或者也可以理解为将光伏发电建材及其电气系统与幕墙构造结合而产生的新的品类。

从幕墙光伏发电材料角度分类：晶硅类、薄膜类

从透光性角度分类：透光型、半透光型、非透光型

从能源角度分类：产能型、产能节能综合型

薄膜类光伏幕墙是现在行业最主流的应用方式，由于能够根据设计要求对透光性、色彩、纹理、图案等艺术化处理和个性化定制，使得薄膜类光电幕墙应用更为广泛、适应性更佳。目前，实际应用最为广泛、适应场景最为丰富的是碲化镉薄膜光伏幕墙。代表性项目有：国家大剧院舞美基地、大同能源馆、广州美术馆、鄂州顺丰花湖机场、嘉兴科创中心、申洲国际彩色图案光伏幕墙等。

▲ 嘉兴科创中心光伏幕墙

光伏幕墙比BIPV屋顶发展的更早，相关探索在十几年前就已经开始，只是之前因成本、政策等各方面条件不成熟。发展方向需要解决两大问题：

（1）安全性。建筑物本身职能能首先是使用的安全性，光伏建材产品必须符合建筑行业的技术规格要求。通过大量已建成的光伏幕墙项目反馈情况来看，应用在光伏幕墙上的光伏建材产品和技术越来越成熟，已经能满足建筑行业的各项案例性能指标要求。

（2）成本。经济性：迄今为止，北京、长三角、深圳等电价较高的区域，该技术的经济性比较好。普通玻璃幕墙价格在每平米1000至1500元左右，再增加500元左右的成本就可以具备发电能力。一瓦玻璃一年能发一度电，如果应用100万平米一年就能发100万度电。十年以内就可以覆盖掉因光伏而产生的成本，再往后就会盈利。因此BIPV使得以前只能提折旧的固定资产开始创造效益。BIPV产品不需要太多维护，所以在面积足够大的情况下收益可观。但目前在低电价或光照不好的区域，BIPV的经济性不算太好。BIPV应用在南向幕墙经济性最 好，光照强地区应用在东西向幕墙也可以，应用在北向幕墙经济性较差。

▲ 光伏阳光房

3、光伏采光顶

玻璃采光顶在建筑中使用非常普遍，但到了夏天隔热是一个比较头疼的问题。使用碲化镉透光发电玻璃替代传统玻璃是一个好方法。经过大量光伏采光顶项目的经验总结，在平衡透光度、发电功率等因素后，采用20%透光度的碲化镉发电玻璃是一个比较好的选择：

一方面是因为20%透光效果已经能满足业主的采光要求。另外碲化镉发电玻璃的透光度越高，意味着发电玻璃中的发电膜越少，发电玻璃的吸热降温效果就会降低，同时发电功率也会下降。

▲ 2019世园会中国馆光伏发电玻璃

光伏采光顶的代表性建筑有世园会中国馆、怀来国家湿地博物馆、杭州三堡船闸、光伏阳光房等。比如经过大同经开区招商中心中庭采光顶项目的实例测试，采光顶安装透光发电玻璃的降温效果非常显著（点击查看详情）。

4、预制光伏墙

建筑光伏一体化除了将光伏建材外挂在墙体上，也可以做成一体化装配式光伏墙体，直接替代了传统墙体，在工厂预制加工完成后，可直接快速安装在建筑的框架体系上。不仅节省成本，还大幅提升了安装效率。一体化装配式光伏墙体不仅能实现内外装修一体化，还将建筑外围护结构与发电、节能完美融合。

▲ 国家能源集团BIPV中心

建筑立面除了透光区域，还有非常多的非透光区域，这些区域也非常适合安装光伏。但为了与建筑物整体外观保持一致，对光伏建材的外观有比较高的要求，比如要达到石材、铝材、木纹等外观效果。

▲ 建筑立面窗间墙采用光电建材

据分析，在一栋建筑外围护中，非透明外墙占比达到70%，而透明玻璃门窗部分比例在20%左右。BIPV未未发展潜力巨大，而作为安装光伏为主要场景的建筑外立面，非透光区域具有非常大的市场开发潜力，一体化装配式光伏墙体是未来一个重要的发展方向。

4、光伏遮阳板

将光伏发电建材作为建筑本体遮阳结构，可根据设计要求灵活调整尺寸样式、颜色图案、透光等，已经在一些项目中被建筑设计师采纳和应用。光伏遮阳板具有以下特点：

分跟踪和不跟踪两种，在满足建筑物采光要求的同时，对阳光起到遮蔽作用；

项目特点通常装机容量功率不大，安全性要求高，同时发电效率也有一定要求。

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当然，光电建材除了以上应用场景，还有光伏地砖、光伏栏杆等场景，随着光伏发电技术的不断突破和光伏建材产品的不断丰富，光伏与建筑结合的场景会越来越多，建筑光伏一体化未来必将成为建筑物的重要组成部分，在我们日常生活和工作场景中随处可见。