作為建筑與節(jié)能有機結(jié)合的形式之一，光伏建筑一體化(BIPV)正在從概念走向現(xiàn)實。越來越多的人意識到，將光伏組件與建筑材料融于一體，會為光伏產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來共贏，并將引領(lǐng)城市綠色發(fā)展。

日前，由國家能源集團牽頭實施的銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術(shù)與應(yīng)用研究取得重大突破。該科技創(chuàng)新項目在世界上首次高度集成了銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化裝配技術(shù)、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統(tǒng)、智能樓控系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等多項技術(shù)，將銅銦鎵硒光伏技術(shù)與建筑工程深度融合，實現(xiàn)了真正意義上的光伏建筑一體化，讓城市建筑由能源消耗者向能源生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變。

從“初級版”到“高級版”光伏建筑真正實現(xiàn)一體化

根據(jù)國家住建部有關(guān)數(shù)據(jù)，我國建筑能耗約占全社會總能耗的30%。作為建筑節(jié)能重要的應(yīng)用形式，光伏建筑一體化具有綠色節(jié)能、減少碳排放，提升建筑美學、替代部分建筑材料、降低建筑物造價、提高用電效率、節(jié)約土地資源、減少大氣和固廢污染、保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)勢。

但是當前的光伏建筑一體化項目尚為“初級版”，大多是將太陽能光伏組件以光伏幕墻形式安裝于建筑物外立面，并未將光伏組件作為建筑物整體的一部分有機地集成進建筑物中，沒有有效結(jié)合被動式設(shè)計與主動式設(shè)計以及利用系統(tǒng)集成的觀念，建筑物的自動化系統(tǒng)也基本未能有效運行。

在技術(shù)的革新中，功率衰減少、壽命周期長、弱光發(fā)電性能好以及外觀一致性好的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池進入了人們的視野。“近年來，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的研究與產(chǎn)業(yè)化進展迅速，轉(zhuǎn)換效率不斷刷新世界紀錄，當前實驗室最高轉(zhuǎn)換效率紀錄已達到22.9%。”國家能源集團綠色能源與建筑研究中心湯洋博士向記者介紹說。

銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）依托銅銦鎵硒（CIGS）薄膜光伏組件產(chǎn)品優(yōu)勢，高度集成多項先進技術(shù)，將銅銦鎵硒光伏技術(shù)與建筑工程深度融合。該技術(shù)將集成了銅銦鎵硒薄膜光伏組件的建筑物作為一個整體來設(shè)計施工，讓光伏組件成為建筑物不可分割的一部分———比如一堵墻，既起到遮風擋雨、保溫隔熱、承重等建筑功能，又成為最具發(fā)展空間的分布式能源形式。

在此基礎(chǔ)上，該技術(shù)對被動設(shè)計和主動太陽能系統(tǒng)進行優(yōu)化，優(yōu)化控制供熱、通風、空氣調(diào)節(jié)，對自然采光、光伏發(fā)電、光熱利用、直流供電、智能微電網(wǎng)、自動化系統(tǒng)進行全面集成，對建筑物的設(shè)計與運行進行完整集成與優(yōu)化，保證建筑物的各項舒適性指標，做到真正意義上的光伏建筑一體化，可被視為光伏建筑一體化的“高級版”。

　　“五位一體”引領(lǐng)創(chuàng)新能源與建筑發(fā)生深刻變革

為了有效抓住銅銦鎵硒薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前的戰(zhàn)略機遇期，讓銅銦鎵硒薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)盡快在國內(nèi)落地生根、開花結(jié)果，實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化普及應(yīng)用，國家能源集團于2017年將銅銦鎵硒薄膜太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)作為企業(yè)戰(zhàn)略性新興發(fā)展產(chǎn)業(yè)，并啟動了銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化項目。

“銅銦鎵硒薄膜太陽能發(fā)電的效率有較大的提升空間，成本會逐步降低，同時，其在光伏建筑一體化的應(yīng)用上具有無可替代性。”國家能源集團總經(jīng)理、中國工程院院士凌文對記者表示。

目前，國家能源集團已構(gòu)建完成CIGS薄膜太陽能發(fā)電技術(shù)研發(fā)、高端裝備制造、高效組件生產(chǎn)、大規(guī)模地面電站、光伏建筑一體化的“五位一體”發(fā)展創(chuàng)新平臺體系，形成了完整的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局。

為了解決CIGS薄膜太陽能發(fā)電技術(shù)與建筑一體化在國產(chǎn)化和市場推廣中面臨的電力技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程項目實施、標準規(guī)范、綜合成本等一系列問題，國家能源集團還承擔了國家住建部“CIGS太陽能薄膜發(fā)電技術(shù)在光伏建筑一體化中的應(yīng)用研究”課題和多個示范項目的研發(fā)任務(wù)。

與此同時，國家能源集團對課題研究任務(wù)進行分解，下設(shè)了CIGS建筑一體化組件研究等10個子課題。在北京、江蘇、廣東、海南、四川等省市落地的6個實體示范項目，也將于今年下半年到明年上半年陸續(xù)完工，形成系統(tǒng)完整的子課題族和示范項目群。



可以預見，銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）在建筑行業(yè)的廣泛推廣應(yīng)用，將會產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，也將帶來一場能源與建筑的深刻變革。在能源領(lǐng)域，將推動分布式綠色清潔能源的普及使用，讓建筑由能源消耗者轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)者，使城市由能源消費型城市向能源生產(chǎn)型城市轉(zhuǎn)變；在建筑領(lǐng)域，將逐步轉(zhuǎn)變建筑發(fā)展方向，使綠色、清潔、裝配一體的觀念深入人心，重構(gòu)城市肌理與城市氣質(zhì)，增加城市的豐富度與多樣性。