有專家表示,從早期的光電建筑示范項目到“金太陽工程”,再到如今的分布式發電,光伏發電項目都是由光伏制造公司如光伏組件制造商、BOS平衡系統制造商、EPC公司等執行建設,這些企業關注的方向更多在于電站的發電量,比較少關注光伏與建筑的結合,以及光伏系統對建筑物的影響,因此造成安全和火災隱患、破壞建筑保溫和防水系統等質量問題層出不窮。
以屋頂光伏為例,專家介紹說,我國既有和在建建筑中工業建筑占15%、公共建筑占15%、住宅建筑占70%。屋頂光伏按照屋頂的屬性,分為工商企業的屋頂光伏應用、政府與學校等公建屋頂光伏應用、民居屋頂光伏應用三大類。根據已建成的項目案例來看,形勢嚴峻并突出的技術障礙是,光伏技術或產品與建筑物屋面的結構荷載、抗震標準、系統自重、風載荷、雪載荷、抗風負荷、防火、防雷擊、屋頂設施空間布局,陰影遮擋及光伏支架接點對建筑物屋面保溫防水層的保護等諸多建筑技術要求的適應性問題。特別是,國內既有建筑大部分在當年的建筑設計和結構設計時未考慮安裝光伏發電設施,制約了光伏系統在既有建筑上的大規模應用。有些地方標準更是明確禁止“損壞房屋承重結構和破壞房屋外貌”。
按照光伏方陣與建筑結合的方式不同,建筑光伏的應用分為兩大類:一類是光伏方陣與建筑的結合。這種方式是將封裝好的光伏組件平板或曲面板以支架和平鋪的方式安裝在建筑物的屋頂,光伏發電系統作為附加構件依附于建筑物上,建筑物作為光伏方陣載體,起支撐作用。另一類是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料(屋面瓦、屋面隔熱板、防水卷材、外墻磚、外墻保溫裝飾一體化板等)或建筑構件(遮陽板、雨篷、陽臺護板、陽光房、裝飾構件等)的形式出現,光伏構件成為建筑物不可分割的一部分。
據了解,在這兩種方式中,光伏方陣與建筑的集成是光電建筑的一種高級形式。它要求光伏組件不僅要具備光伏發電的功能,還要兼顧建材的遮風、擋雨、保溫隔熱、防水防火、裝飾、防護等功能,并與建筑物有機結合、融為一體。但目前我國現有的光伏建筑項目中光伏方陣大多是通過簡單的支撐結構或以平鋪的方式將光伏組件附著在建筑屋面,不屬于國家標準規范所要求優先采用的建材型光伏構件和建筑構件。
“以建筑光伏系統為主流的分布式光伏系統,與地面光伏電站是截然不同的兩個技術領域。傳統的晶硅等太陽能光伏組件主要用于地面集中電站,技術和制造工較簡單,已成為成熟的產業。光伏構件是光伏發電模塊和建材相集成的技術產品,因此它必須同時具備光伏組件特性和建材特性,必須滿足包括建筑安全和建筑節能在內的諸多技術標準。在歐、美、日等發達國家,建筑光伏一體化已成為一個單獨的高新技術產業門類,其涉及的領域包括光電建筑設計、光伏建材集合技術、光伏構件的高端設備制造、光電建筑施工建造等。我國建筑光伏一體化起步較晚,前瞻性的系統研究不夠,技術基礎比較薄弱。特別是光伏構件的研發難以跟上日益增長的市場需求。”該專家表示到。
如何在建筑上安裝光伏產品
光伏的建筑應用在住建領域被統稱為光電建筑。目前住建部已發布了一批光電建筑標準,涉及設計、施工、驗收、維護、并網等,以期從建筑的角度規范建筑光伏應用,涉及光電建筑的各類設計規范、技術標準也將會進一步完善細化,用于指導光電建筑建設。
2009年,根據住建部《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》的精神,為貫徹落實光電建筑在城鄉建設領域的規模化、專業化應用,中國建筑金屬結構協會光電建筑應用委員會于當年成立,負責光電建筑應用的行業管理。