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光伏建筑一体化发展现状

文章来源:行业资讯 2024-05-28 14:58:20 8

光伏建筑一体化

(一)国外发展现状

太阳能电池分为单晶体、多晶体、无定型晶体等3种类型。除发电这项主要功能外,光伏玻璃幕墙单元还具有隔热、隔声、安全、装饰、和谐环境等功效。

利用太阳能发电的优势是很明显的,太阳能电池发电不会排出CO2 或产生对温室效应有害的气体,也无噪声,是一种可持续发展的干净能源,与环境有着很好的相容性。某些研究资料显示,建筑物外表面具有成为未来干净能源的巨大潜力。太阳能发电技术可帮助解决建筑业的各种挑战。

国际能源机构组织了15个国家的光电专家开展了代号为“Task16”太阳能发电项目的研究,其目标是经过5年努力,使太阳能发电与建筑结合最佳化。其他许多国家也都在大力研究开发并取得了不少发展和进步。

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1.美国

1979年,美国太阳能联合设计公司(SDA)在能源部的支持下,第一个研制了面积为0.9mx1.8m的大面积光电组件,建造了户用屋顶光电检验系统,并于1980年在MIT建造了有名的“Carlisle House”。屋顶装有7.5Wp光电组件,除了供电外,还提供热水和制冷。1984年,能源部资助乔治城大学在商业建筑上建造了300kWp屋顶光电系统,此后,各州纷纷建立户用或商业屋顶光电系统。

1993年6月,美国能源部和国家可再生能源实验室等签订了5年合同,实施“PV:BO-NUS”项目,耗资2500万美元发展与建筑相结合的光电产品。具体产品包括Solarex公司的建筑玻璃幕墙光电器件和ECD公司的大型屋顶光电组件等。

为了促进美国光伏产业快速发展,为了节省能源,减少温室气体排放量,加快推广应用太阳能的步伐,美国时任总统克林顿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,提出空前宏伟的目标: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一百万套太阳能系统,包括光伏幕墙系统和太阳能集热器,可以供电和供应热水。届时,安装的光电组件总量将达到3025MWp(1996年全球光电组件产量只有90MWp),由此产生的电力相当于3~5个燃煤火力发电厂,完成后每年可减少CO2排放量351万吨(相当于现在85万辆汽车的尾气排放量)。1997年,美国开始新建5个太阳能电池生产厂,1998年至少新建6个。为此,1998年财政年度美国政府的光电研究经费增加30%。目前,美国已有18个州通过立法大力推进太阳能的利用。

2.日本

在过去近50年中,日本对光电与建筑相结合表现了很大的热情,政府资助一些大学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。

20世纪80年代后期,日本新能源与能源产业技术综合开发机构(NEDO)资助建造了100套2kWp户用联网光电系统作为检验和示范,1991年又建造了100套2kWp光电系统。

1994年1月,通产省(MITI)公布“朝日”七年计划,即1994年推广户用联网光电系统700户、1995年1500户、1996年2000户,至2000年达到16.2万户。总容量为4年中补助逐渐降到零。1997年,通产省又公布执行“七万”屋顶计划,为此1997年财政年度投入了11.1亿日元补贴,安装了37MWp屋顶光电系统。从1998年4月起到1999年3月财政年度,政府投资增加13%。

3.德国

1990年首先开始实施“1000屋顶计划”,在私人住宅屋顶上推广容量为1~5kWp的户用联网光电系统,至1994年已安装完成2500套,总容量超过4MWp,政府为此项补贴超过1亿马克。

1993年,巴伐利亚环境署大楼安装了非晶硅组件做建筑材料的光电系统,包括朝南的窗户,总容量为53.4kWp。

目前世界上最大的太阳能屋顶光电系统安装在新慕尼黑贸易展览中心,该系统由:7812块西门子单晶硅组件组成方阵,每块功率13 0 W p,总容量超过1MWp,所发电力与20kV电网相连,每年能发电100万kW·h,足够340户德国家庭使用。

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4.印度

印度近年来大力推广应用太阳能,已取得了很大成绩。全国已有40万套光电系统用于多种应用领域,据称,已成为继美国之后的第二大单晶硅太阳能电池生产国。并且政府正在组织一些研究和生产机构开展光电电器元件与建筑相结合的研究开发。1997年12月18日,印度政府公布到2002年要在全国范围内推广150万套太阳能屋顶,规划雄心勃勃。

5.其他国家

还有许多国家在大力推广屋顶光电系统和研制与建筑相结合的光电器件。如意大利今年开始执行“全国太阳能屋顶计划”,第一阶段拨款19亿里拉,在大、中学校和公共建筑屋顶上安装20套太阳能设备,同时政府为私人安装给予补助。整个计划总投入为5500亿里拉(折合3亿美元),到2002年安装光电组件总容量将达到50MWp。澳大利亚政府为成功举办2000奥运会,由BP太阳能公司在运动员村安装总共665套、每套1kWp的屋顶光电系统,使悉尼运动员村成为世界上最大的居民光电小区。国际能源组织(IEA)于1991年和1997年相继两次启动建筑光电集成计划,计划的实施对建筑光电集成起了重要的开拓和推动作用,专家预测,未来光电产业发展的年增长率在20%~30%,按照指数增长核能。第二届世界太阳能光电会议主席Jurgen Schmidt说:作为全球一种能源,太阳能发电在下世纪前半期将超过核电,是2030年还是2050年的最后几年超过,只是个时间问题,视不同的国家的国力而异。

太阳能发电产业在20世纪90年代平均以15%的年增长率发展,1997年、1998年两年增长率高达30%~40%。多年来,太阳能发电产业一直是世界增长速度最快和最稳定的领域之一。预测今后10年太阳能发电组件的生产将以20%~30%甚至更高的递增速度发展。快速发展的屋顶计划、各种减免税政策、补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为太阳能发电市场的发展提供了坚实的基础。市场将逐步由边远地区和农村的补充能源向社会的替代能源过渡。预测下世纪中叶,太阳能发电将成为人类的基础能源之一。

(二)国内发展现状

我国太阳能发电技术经过近50年的努力,已具有一定的水平和基础。到2012年底,已建成84个初具规模的太阳能电池专业生产厂家,太阳能发电组件的能力为525MW。其中单晶硅电池305MW,非单晶硅电池220MW。

我国光电产品的主要产品是单晶硅和非单晶硅电池,多晶硅电池只有少量的中试产品。单晶硅电池主要是直径100mm的圆片,产品组件的转换率为11%~13%,由36片电池串联成的组件功率为37W左右。个别工厂可以生产100mmx100mm的准方片单晶硅电池,但受到现有设备条件的限制和在成本上的考虑,未进行正式生产。目前,只有北京有色金属研究总院有一条中试线生产准方片单晶硅光电产品。非单晶硅光电产品组件的最大面积为305mmx915mm,转换率为5%~6%,功率为11~12W,为单晶硅电池。多晶硅光电产品组件中试产品转换率为10%~11%。

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1998年我国太阳能电池的产量为2.3MW,其中单晶硅电池组件为1.8MW。非晶硅太阳能电池组件为0.5MW。1998年从国外进口单晶硅太阳能电池及组件约300kW。1998年我国单晶硅太阳能售价为5.00~6.00元/kW2008年单晶硅太阳能售价3.85~4.12元/kW,2014年单晶硅太阳能售价为2.84~3.65元/kW。可以看出,与国外相比,无论是在太阳能电池组件,还是太阳能发电系统,在研究开发水平、产业化规模、商业化程度上均有很大的差距。

随着改革开放的深入进行,太阳能电池生产线的引入,太阳能电池价格下降,产量飞快提高,应用领域不断开辟,市场大为拓展,已经拓展到通信、交通、石油、气象、国防、农村电气化以及民用等国民经济的各类不同领域,太阳能发电用量每年以20%以上的速度递增。到2014年底,中国太阳能电池的累计用量已达到713.2MW。

 

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