摘要:能源是发展国民经济、提高人民生活质量的重要的物质基础。本文就对光伏幕墙当前的发展现状以及它的发展前景进行了探讨，以供读者参考。
关键词:光伏幕墙;太阳能;建筑
前沿
随着人类社会的不断发展,人们对能源的需求不断增加,导致人类面临着能源紧缺、环境恶化、生态破坏、温室效应等一系列的严峻问题。为适应人类可持续发展,世界各国大力开发可再生能源,力图摆脱依赖常规能源的现状。作为当前最理想的可再生能源,太阳能因其在任何有太阳存在的地方都可以使用而备受人们关注,同时它还具有取之不尽、用之不竭以及安全环保等优点,是今后代替不可再生能源发展的战略性领域。光伏幕墙正是利用太阳能与现代建筑的完美结合。它是将太阳能光伏发电组件安装在建筑物的维护结构外表面来获得电力的一种新型的建筑能源。它在为建筑提供绿色电力的同时,还具有遮阳和隔热的功能。除此之外,由于其造价低、调节电网峰谷和代替某些建材等多种功能,而逐渐步入商业应用领域并逐步发展成为基本电源之一的重要方式。
1、光伏幕墙的优点和分类
光伏幕墙是光伏建筑一体化应用的一种新形式,即在传统幕墙的基础上,有机结合太阳能电池光伏组件,根据光伏发电原理,将太阳光能直接转化为电能。光伏幕墙把太阳能纳入到现代建筑的总体设计中,相互间有机完美地结合,进而形成了集建筑、技术和美学于一体的新型建筑。光伏幕墙赋予了建筑物新的功能、新的属性,它使得建筑物能够给人居住的同时还提供了能源,是未来太阳能光伏发电技术与建筑节能发展的主流方向。
太阳能光伏幕墙直接将太阳能转化成电能,是一种适用范围广、不需要燃料就能获取电能的新型技术,也是所有利用太阳能的方式中最重要、最理想、最具应用前景的技术之一。它具有以下优点:①结构简单、安装容易,同时能有效利用建筑外表面,比如屋顶和墙面,而无需另外占用土地来架构其他设备,大大节省了土地资源;②不需要架设长距离输送电力的设备,原地发电原地使用,避免了因传输过程带来的线路损耗;③夏天能有效降低墙面和屋顶过高的温度从而改善了室内环境,同时也解决了电网峰谷供需矛盾;④太阳能光伏幕墙是最理想的清洁能源,在使用过程中不会产生任何废弃物以及噪音等对环境有害的影响。
一般来说,光伏幕墙大体上可分为两类:独立安装型和建材安装型。独立安装型,是指通过特殊的组件把太阳电池板与周围的幕墙结构连为一体,从而创造出独特的建筑美学效果。同时,它的成本较低、价格较便宜。建材安装型,则要求把太阳能组件直接融和在特殊的建筑材料内进行生产,制成譬如幕墙、外墙单元等建材的形式。建材安装型较独立安装型的技术要求更高。
2、当前光伏幕墙的发展现状
当前能源紧缺已成为世界各国所要面临的严峻问题。能源问题,早已成为世界各国政府高度重视并深入研究的课题。可再生清洁新能源,自然受到当今世界各国政府的广泛关注,并把太阳能发电作为首选发展方向。不仅是中国,德国、日本、意大利、法国、印度等多个国家都纷纷出台新政策,大力部署发展太阳能产业。
当今世界建筑节能技术已成为各国竞相研究、开发并应用的热点。据统计,我国建筑总能耗的增长速度远远超越了当前我国能源的增长速度,建筑总能耗约占社会总能耗的33%。为了适应可持续发展的要求,必须充分认识到节能的重要性,大力提倡节能型建筑。这不仅可以缓解因社会发展所带来的能源紧张问题,而且还可以减少污染物的排放,有效保护了环境。这对于能源高耗的我国来说,不仅有效地解决了经济发展中所面临的能源短缺问题和环境保护问题,也是我国深入贯彻落实科学发展观,建设可持续发展的新型社会的发展方向。虽然我国的光伏幕墙技术发展得较快,然而,比起许多发达国家,其发展速度仍然处于较低的水平,甚至低于印度。2003年,中国大陆光伏幕墙组件的销售量仅占当年世界总销售量的1.8%左右,略高于台湾,却只是印度当年产量的40%。可见,我国光伏产业远远不能满足经济社会发展对能源的需求,需要加大投入力度快速赶上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆近年来,我国政府已出台对太阳能建筑进行财政补贴、政策扶持和示范工程建设等“三文件”的相关支持政策。
近10年来,光伏幕墙在我国已经成为研究开发的热点,并出现了一批成功的示范性工程。比如,国内首座使用太阳能光伏幕墙的保定锦江国际酒店,深圳南玻大厦光伏幕墙、长沙中建大厦光伏幕墙、北京奥体中心体育场等。通过这些示范性工程,不仅充分展示了目前我国太阳能技术的发展水平,而且还能从中发现我国与发达国家的差距,为我国的光伏发展提供了许多宝贵的经验和值得借鉴的数据,对我国今后探索太阳能技术与建筑的有机结合将产生积极而深远的影响。
3、展望光伏幕墙的发展未来
能源紧缺和环境污染已成为当前世界各国在经济发展中所面临的两大问题,世界各国政府都将充分开发利用太阳能作为可持续发展的战略性能源,既把发展太阳能光伏幕墙新能源作为应对能源危机的重要举措,又把太阳能光伏幕墙新能源提高到国际竞争的重要地位。无论是它的经济效益、社会效益还是市场前景都有着不可估量的发展空间。
3.1光伏幕墙的经济效益
太阳能无处不有,如果不考虑蓄电池、并网逆变器的价格,光伏幕墙的价格大约为2 300元/m2,并没有与普通玻璃幕墙的价格相差太大。可见“绿色电力”的光伏幕墙成本较低。
3.2光伏幕墙的社会效益
由于光伏墙是利用太阳能来转化成电能的,并且在使用过程中不产生任何废弃物以及噪音,对环境无害。因此,有利于改善当地的生态环境,可节省能源。
3.3全球光伏幕墙市场深度观察
当前全球光伏产业的市场重心仍然在欧洲,德国处于主导地位,而意大利、法国等新兴市场的迅速崛起,填补了西班牙大幅萎缩的市场空白。在美国,由于政策的鼓励和支持而呈现了稳步增长的良好态势。而亚洲区域,日本光伏产业市场,由于家庭用途的补助制度激发了民众参与太阳能光伏推广的热情,已走上快速增长的轨道。
3.4我国光伏幕墙的市场前景
目前,我国大约有500亿m2的建筑面积,屋顶面积约达50亿m2,算上南立面约有60亿m2的面积可利用。假如将20%的面积都安装上太阳能电池,则可以装120GWp。据权威部门预测,到2020年全世界光伏发电量将占总发电量5%。20世纪90年代到本世纪初,我国光伏幕墙已扩展到通信、交通、气象、国防等经济发展的各个领域,并以平均每年用量约30%的速度增长。市场需求量以平均大约70%的速度发展。随着我国光伏产业技术的不断发展,能力不断增强,成本随之降低,光伏幕墙的质量、规模都将会得到大大的提升。预计本世纪前30年,平均年装机约100 MWp,累计装机容量约达2 000 MWp。由此可见,市场前景非常广阔。
4、结束语
太阳能光伏幕墙的应用具有经济性、节能性、环保性。在建筑节能中有效利用好太阳能有着重要而现实的意义,它与国民经济的发展和生活环境水平的提高有着密切的联系。因此,必将成为我国今后建筑业发展的重要方向。尽管目前光伏幕墙技术还有很多问题需要解决,需要发电技术专家、建筑工程的所有者等共同努力探索和实践,并随着科技的不断进步,太阳能光伏幕墙技术将取得突破性的进展,成本会大大降低,彻底消除使用障碍,光伏幕墙将会替代传统火力电能和核能发电而得到广泛的使用,引领新一轮的能源革命,有着非常广阔的发展前景。
参考文献
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[2]国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见[Z].国发[2013]24号
[3]赵争鸣，刘建政，孙晓英.太阳能光伏发电及其应用[M].北京：科学出版社，2005，13（2）：13―14.
论文作者:刘锐刚
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
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