BIPV的優(yōu)缺點(diǎn)

BIPV的優(yōu)點(diǎn)

BIPV發(fā)展如此迅猛，與它本身具有很多優(yōu)點(diǎn)密不可分，總結(jié)起來(lái)主要有以下幾點(diǎn):

（１）綠色能源光伏建筑一體化利用的是太陽(yáng)能發(fā)電，太陽(yáng)能作為最清潔干凈的可再生能源，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染。在對(duì) BIPV 組件進(jìn)行的生命周期評(píng)估中，模擬數(shù)據(jù)表明 BIPV 組件從獲取原材料，生產(chǎn)、使用直至廢棄的整個(gè)過(guò)程的年度碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)能源發(fā)電，并且隨著光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)成熟，相信能夠進(jìn)一步降低 BIPV 的碳排量。

（２）自給自足減少輸電過(guò)程中的損耗，BIPV 的使用將提高建筑物的整體能源效率，就地發(fā)電可以最大限度地減少輸配電損耗，提高電力輸出效率，最終降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本。

（３）空間利用率高與安裝面積有限的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板 (BIPV) 不同，BIPV 系統(tǒng)不需要額外的土地面積，因?yàn)樗鼈內(nèi)〈藗鹘y(tǒng)的建筑材料，充分利用了建筑物外表面的空間，讓更多的建筑類型能夠使用太陽(yáng)能發(fā)電。

BIPV的不足

雖然近年來(lái) BIPV 產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，國(guó)家和地方也出臺(tái)了很多支持政策，但總體來(lái)看，其商業(yè)化程度仍然不是很高，僅占光伏應(yīng)用的1%~3%。造成這種困境的原因如下:

（１）供需不匹配

BIPV最常見(jiàn)的問(wèn)題是供需不匹配問(wèn)題，太陽(yáng)輻射在中午達(dá)到峰值時(shí)所產(chǎn)生的太陽(yáng)能最高，然而由于人們現(xiàn)代生活的用電模式，午時(shí)的用電率 一般較低，用電高峰期是在太陽(yáng)能不再可用的日落之后，這導(dǎo)致了當(dāng)用電需求較高時(shí)，僅僅依靠太 陽(yáng)能無(wú)法滿足生產(chǎn)生活需求，當(dāng)用電需求較低時(shí)，額外的電力被輸送到電網(wǎng)中,從而造成供需不匹 配，形成鴨子曲線，研究表明為了彌補(bǔ)用電高峰期的需求，電網(wǎng)供電無(wú)法靈活響應(yīng)太陽(yáng)能供應(yīng)的快速起伏，關(guān)閉和重新啟動(dòng)發(fā)電機(jī)不僅在經(jīng)濟(jì)上不可行，而且會(huì)產(chǎn)生額外的碳排放。

（２）日常維護(hù)困難

在空氣污染嚴(yán)重地區(qū)，灰塵積累成了影響光伏組件性能的一個(gè)重要因素，使用傳統(tǒng)的人力很難解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)?BIPV 的大小、陣列或建筑物高度的變化會(huì)使得清潔工作更為復(fù)雜。目前市面上很少有除塵機(jī)器人能夠很好的解決 BIPV 組件清潔的問(wèn)題，BIPV 專用的清潔工具需要在設(shè)計(jì)階段考慮實(shí)際操作、能耗、滑動(dòng)等因素，同時(shí)，BIPV 作為建筑物的構(gòu)件，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，維修過(guò)程會(huì)影響建筑物的正常使用，因此對(duì) BIPV 組件或系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求極高，目前的制造水平還有待提高.

（3）削弱建筑防火性

在對(duì)BIPV系統(tǒng)進(jìn)行的耐火試驗(yàn)和玻璃破碎試驗(yàn)中，分別測(cè)試了 BIPV 作為建筑物不同組成部分的耐火特性，結(jié)果表明當(dāng) BIPV 作為屋頂和幕墻時(shí)有較高的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)榻泳€盒和串接器中的電弧是極度易燃的，一旦暴露于建筑物外部的火源將會(huì)造成嚴(yán)重后果。

（４）相應(yīng)規(guī)范不完善

在國(guó)際規(guī)范 IEC63092 里涵蓋了與 BIPV 相關(guān)的電氣技術(shù)、結(jié)構(gòu)以及安全的要求，但由于缺少實(shí)際設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)建議以及 BIPV/ T（Building Integrated Photovoltaic/Thermal）和供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié) HVAC（Heating，Ventilation and Air Conditioning）集成的相關(guān)信息，造成的“灰色地帶” 可能存在未意識(shí)到的隱患。目前常用的BIPV 測(cè)試是由IEC（International Electrical Technical Commission，IEC61215）和UL（Underwriter Laboratories Inc ,UL（Underwriter Laborato-ries Inc，UL 1703）規(guī)定的。然而，一些重要的測(cè)試，比如沖擊、推力、溫度循環(huán)和火災(zāi)危險(xiǎn)性測(cè)試沒(méi)有包括在 IEC61215 中；又比如紫外線和低輻照度測(cè)試沒(méi)有包括在 UL1703 中。

（５）建造成本較高

光伏建筑較一般建筑來(lái)說(shuō)建造成本較高，這是造成該技術(shù)在我國(guó)發(fā)展困難的主要因素。從光伏發(fā)電的電價(jià)成本來(lái)看，除政府補(bǔ)貼收入外，還受到裝機(jī)成本、光照條件、投資回收期和運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用等因素的影響，另外，大多數(shù)已經(jīng)投入使用的 BIPV 系統(tǒng)都是根據(jù)建筑物獨(dú)特的特征定制設(shè)計(jì)的，比如建筑的類型、位置、方向、氣候等。對(duì)于之后的設(shè)計(jì)，現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法作為參考或套用，這也增加了設(shè)計(jì)成本。

未來(lái)展望

（１）規(guī)范化

光伏組件在實(shí)際設(shè)計(jì)施工過(guò)程中涉及多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。若同時(shí)考慮回報(bào)率和一體化水平的因素，則需要謹(jǐn)慎制定一套標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)階段，我國(guó)在 BIPV 方面還處于高速發(fā)展階段，缺乏完善的體系與規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。要解決這些問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況制定可供參考的標(biāo)準(zhǔn)。除了 2.2 節(jié)提及的規(guī)范外，還有一些其他的規(guī)范，如 EN50583 是光伏在建筑中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),，以及IEC61730 為光伏模塊的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)可在這些現(xiàn)有規(guī)范的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際施工制定更完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且可通過(guò)定向培養(yǎng)專業(yè)的設(shè)計(jì)師以及現(xiàn)場(chǎng)施工人員使建設(shè) BIPV 系統(tǒng)更加安全。

（２）信息化

光伏建筑設(shè)計(jì)需要考慮陰影與遮蔽的問(wèn)題，相關(guān)研究表明，光伏熱斑對(duì)光伏電池的影響嚴(yán)重，即使有小部分被遮蔽也能造成很高的能量損失，由于城市中的建筑物往往比較密集，所以陰影與遮蔽是不得不考慮的問(wèn)題，為了解決此問(wèn)題，安裝前必須對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行考察，為了防止出現(xiàn)陰影等情況，應(yīng)仔細(xì)確定安裝光伏組件的地點(diǎn)，目前PVSOL，RETScreen，PVSystem 等光伏設(shè)計(jì)軟件已能結(jié)合不同地區(qū)的天氣日照信息計(jì)算出組件的z佳斜角，然而 BIPV 的計(jì)算需要更多考慮周邊環(huán)境帶來(lái)的影響，相信隨著信息化平臺(tái)的優(yōu)化，在未來(lái) BIPV 亦可結(jié)合BIM（Building Information Mode-lling） 和GIS（Geological Information System）設(shè)計(jì)出更精準(zhǔn)的模型，例如在建筑立面上的z佳布置地點(diǎn)、最優(yōu)角度和朝向、經(jīng)濟(jì)可行性等。

（３）普及化

BIPV 發(fā)展的最大阻礙是其高昂的成本，BIPV 系統(tǒng)的初始成本包括逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)或電網(wǎng)計(jì)量連接設(shè)備、故障保護(hù)、布線等成本，以及設(shè)計(jì)和安裝的費(fèi)用，相信未來(lái)隨著技術(shù)逐漸成熟，BIPV 的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)降低成本費(fèi)用。另外，能獲得一個(gè)光伏發(fā)電上網(wǎng)的固定電價(jià)也能使成本降低，BIPV 在實(shí)際工程中的應(yīng)用亦會(huì)更普及。

（４）完善的配套設(shè)施

將 BIPV 作為產(chǎn)品投入市場(chǎng)并得到廣泛使用首先需要建立完善的配套維護(hù)設(shè)施和方案，例如清潔機(jī)器人、檢修設(shè)備、故障應(yīng)急預(yù)案等。建議制造商根據(jù)他們的目標(biāo)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，并且光伏組件作為建筑的一部分最終旨在服務(wù)于人，節(jié)能環(huán)保的同時(shí)也要保證居住舒適度，比如在組件故障時(shí)如何通過(guò)儲(chǔ)備供電方案不影響居民正常用水用電也是需要考慮的。