光伏建筑一体化技术从概念走向现实

作为建筑与节能有机结合的形式之一，光伏建筑一体化(BIPV)正在从概念走向现实。越来越多的人意识到，将光伏组件与建筑材料融于一体，会为光伏产业和建筑行业带来共赢，并将引领城市绿色发展。

日前，由国家能源集团牵头实施的铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化(CIGS-BIPV)技术与应用研究取得重大突破。该科技创新项目在世界上首次高度集成了铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化装配技术、光伏光热太阳能综合利用、直流电供电系统、智能楼控系统、自动化控制系统、大数据、云平台等多项技术，将铜铟镓硒光伏技术与建筑工程深度融合，实现了真正意义上的光伏建筑一体化，让城市建筑由能源消耗者向能源生产者转变。

从“初级版”到“高级版”光伏建筑真正实现一体化

根据国家住建部有关数据，我国建筑能耗约占全社会总能耗的30%。作为建筑节能重要的应用形式，光伏建筑一体化具有绿色节能、减少碳排放，提升建筑美学、替代部分建筑材料、降低建筑物造价、提高用电效率、节约土地资源、减少大气和固废污染、保护生态环境等优势。

但是当前的光伏建筑一体化项目尚为“初级版”，大多是将太阳能光伏组件以光伏幕墙形式安装于建筑物外立面，并未将光伏组件作为建筑物整体的一部分有机地集成进建筑物中，没有有效结合被动式设计与主动式设计以及利用系统集成的观念，建筑物的自动化系统也基本未能有效运行。

在技术的革新中，功率衰减少、寿命周期长、弱光发电性能好以及外观一致性好的铜铟镓硒薄膜太阳能电池进入了人们的视野。“近年来，铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究与产业化进展迅速，转换效率不断刷新世界纪录，当前实验室最高转换效率纪录已达到22.9%。”国家能源集团绿色能源与建筑研究中心汤洋博士向记者介绍说。

铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化（CIGS-BIPV）依托铜铟镓硒（CIGS）薄膜光伏组件产品优势，高度集成多项先进技术，将铜铟镓硒光伏技术与建筑工程深度融合。该技术将集成了铜铟镓硒薄膜光伏组件的建筑物作为一个整体来设计施工，让光伏组件成为建筑物不可分割的一部分———比如一堵墙，既起到遮风挡雨、保温隔热、承重等建筑功能，又成为最具发展空间的分布式能源形式。

在此基础上，该技术对被动设计和主动太阳能系统进行优化，优化控制供热、通风、空气调节，对自然采光、光伏发电、光热利用、直流供电、智能微电网、自动化系统进行全面集成，对建筑物的设计与运行进行完整集成与优化，保证建筑物的各项舒适性指标，做到真正意义上的光伏建筑一体化，可被视为光伏建筑一体化的“高级版”。

　　“五位一体”引领创新能源与建筑发生深刻变革

为了有效抓住铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业爆发前的战略机遇期，让铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业尽快在国内落地生根、开花结果，实现大规模商业化普及应用，国家能源集团于2017年将铜铟镓硒薄膜太阳能发电产业作为企业战略性新兴发展产业，并启动了铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化项目。

“铜铟镓硒薄膜太阳能发电的效率有较大的提升空间，成本会逐步降低，同时，其在光伏建筑一体化的应用上具有无可替代性。”国家能源集团总经理、中国工程院院士凌文对记者表示。

目前，国家能源集团已构建完成CIGS薄膜太阳能发电技术研发、高端装备制造、高效组件生产、大规模地面电站、光伏建筑一体化的“五位一体”发展创新平台体系，形成了完整的技术和产业战略布局。

为了解决CIGS薄膜太阳能发电技术与建筑一体化在国产化和市场推广中面临的电力技术、建筑结构设计、工程项目实施、标准规范、综合成本等一系列问题，国家能源集团还承担了国家住建部“CIGS太阳能薄膜发电技术在光伏建筑一体化中的应用研究”课题和多个示范项目的研发任务。

与此同时，国家能源集团对课题研究任务进行分解，下设了CIGS建筑一体化组件研究等10个子课题。在北京、江苏、广东、海南、四川等省市落地的6个实体示范项目，也将于今年下半年到明年上半年陆续完工，形成系统完整的子课题族和示范项目群。



可以预见，铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化（CIGS-BIPV）在建筑行业的广泛推广应用，将会产生巨大的社会效益和经济效益，也将带来一场能源与建筑的深刻变革。在能源领域，将推动分布式绿色清洁能源的普及使用，让建筑由能源消耗者转变为能源生产者，使城市由能源消费型城市向能源生产型城市转变；在建筑领域，将逐步转变建筑发展方向，使绿色、清洁、装配一体的观念深入人心，重构城市肌理与城市气质，增加城市的丰富度与多样性。