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我國光伏建筑一體化產業發展環境分析 政策支持+技術先行 產業將迎大爆發

我國光伏建筑一體化產業發展環境分析 政策支持+技術先行 產業將迎大爆發

、光伏建筑一體化行業概況

光伏建筑一體化即BIPV(Building Integrated Photovoltaic),是一種將太陽能發電(光伏)產品集成到建筑上的技術,與BAPV在應用形式、適用組件上存在差異。

BIPVBAPV的區別

一體化類型

應用形式

附加效益

適用組件

光伏組件與建筑結合(BAPV)

屋頂傾角

-

無特殊要求,性價比優先,普通光伏組件即可

屋面平鋪

保溫隔熱、通風

墻體貼附安裝

降低墻體溫度,減少空調冷負荷

光伏組件與建筑一體化(BIPV)

光伏屋頂

節材、保溫

必須考慮建筑的結合性,性價比次之;通常需要采用不同形狀、顏色和透光度的光伏組件,部分場景需要柔性組件,更具消費品特性

光伏幕墻

遮陽、節材、保溫

光伏遮陽板

遮陽

采光頂

采光、照明、節材

陽臺護欄

節材

資料來源:觀研天下整理

、光伏建筑一體化行業發展環境分析

1.社會環境

近年來我國全社會用電量保持增長。數據顯示,2021年我國全社會用電量為83128億千瓦時,較上年同比增長10.7%;2022年1-4月我國全社會用電量為26829億千瓦時,較上年同比增長10.5%。但由于電力投資不足,新增電力投產速度明顯與電力需求增長不匹配,國內電力供應緊張。

近年來我國全社會用電量保持增長。數據顯示,2021年我國全社會用電量為83128億千瓦時,較上年同比增長10.7%;2022年1-4月我國全社會用電量為26829億千瓦時,較上年同比增長10.5%。但由于電力投資不足,新增電力投產速度明顯與電力需求增長不匹配,國內電力供應緊張。

數據來源:觀研天下數據中心整理

工業和高耗電產業的高速增長進一步加劇了缺電局面,電力資源緊缺下光伏發電迎來機遇。據數據,2021年,我國光伏發電新增裝機容量為54.93GW,累計裝機容量為305.99GW;2022年1-3月,我國光伏發電新增裝機容量為13.21GW,累計裝機容量為318.55GW。根據國家能源局印發《2022年能源工作指導意見》,目前風電、光伏發電量占全社會用電量的比重達到12.2%左右。未來隨著光伏發電新增裝機容量保持增長,光伏發電將在社會供電體系中發揮越發重要的作用,預計2025年我國風電、光伏發電量占全社會用電量的比重達到16.5%。

工業和高耗電產業的高速增長進一步加劇了缺電局面,電力資源緊缺下光伏發電迎來機遇。據數據,2021年,我國光伏發電新增裝機容量為54.93GW,累計裝機容量為305.99GW;2022年1-3月,我國光伏發電新增裝機容量為13.21GW,累計裝機容量為318.55GW。根據國家能源局印發《2022年能源工作指導意見》,目前風電、光伏發電量占全社會用電量的比重達到12.2%左右。未來隨著光伏發電新增裝機容量保持增長,光伏發電將在社會供電體系中發揮越發重要的作用,預計2025年我國風電、光伏發電量占全社會用電量的比重達到16.5%。

數據來源:觀研天下數據中心整理

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2.政策環境

根據觀研報告網發布的《中國光伏建筑一體化行業發展現狀研究與投資前景分析報告(2022-2029年)》顯示,隨著氣候變暖及化石能源日益枯竭,大力發展可再生能源已成為全球共識。在我國堅持綠色低碳循環發展理念的情況下,太陽能憑借清潔、安全、取之不盡、用之不竭等顯著優勢逐漸受到國家關注。此外光伏建筑一體化對提高我國綠色能源占比、促進建筑節能降耗來說也具有重要意義,因此近年來國家對光伏建筑一體化發展的重視程度持續提升,相繼出臺相關政策引導和支持行業發展。

如“十四五”規劃綱要提出,構建現代能源體系,推進能源革命,建設清潔低碳、安全高效的能源體系,提高能源供給保障能力。加快發展非化石能源,堅持集中式和分布式并舉,大力提升風電、光伏發電規模,加快發展東中部分布式能源,建設一批多能互補的清潔能源基地,非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右。2021年6月,國家能源局綜合司正式下發《關于報送整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》,擬在全國組織開展整縣(市、區)推進屋頂分布式光伏開發試點工作,提出黨政機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于50%;學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于40%;工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于30%;農村居民屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于20%。光伏作為可再生能源的主要電力方式,受到國家層面鼓勵支持,未來光伏建筑一體化將迎來更大發展。

我國光伏建筑一體化行業相關政策

發布時間 政策名稱 發布機構 相關內容
2021年6月 《關于報送整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》 國家能源局 擬在全國組織開展整縣(市、區)推進屋頂分布式光伏開發試點工作,提出黨政機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于50%;學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于40%;工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于30%;農村居民屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于20%。
2018年4月19日 《智能光伏產業發展行動計劃(2018~2020年)》 工業和信息化部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、農業農村部、國家能源局、國務院扶貧辦 建設獨立的“就地消納”建筑光伏一體化電站
2017年12月19日 《關于2018年光伏發電項目價格政策的通知》 國家發展改革委 分布式光伏發電項目自用電量免收隨電價征收的各類政府性基金及附加、系統備用容量費和其他相關并網服務費。
2016年12月18日 《可再生能源發展“十三五”規劃》 國家發展改革委 繼續支持在已建成且具備條件的工業園區、經濟開發區等用電集中區域規模化推廣屋頂光伏發電系統。
2016年11月8日 《電力發展“十三五”規劃(2014-2020年)》 國家發展改革委、國家能源局 “十三五”期間將全面推進分布式光伏發電建設,重點發展屋頂分布式光伏發電系統,實施光伏建筑一體化工程。
2016年12月8日 《太陽能發展“十三五”規劃》 國家能源局 大力推進屋頂分布式光伏發電。繼續開展分布式光伏發電應用示范區建設,到2020年建成100個分布式光伏應用示范區,園區內80%的新建建筑屋頂、50%的已有建筑屋頂安裝光伏發電。
2016年12月 《能源發展“十三五”規劃》 國家發展改革委、國家能源局 堅持技術進步、降低成本、擴大市場、完善體系。優化太陽能開發布局,優先發展分布式光伏發電,擴大“光伏+”多元化利用,促進光伏規模化發展。
2016年12月 《能源技術創新“十三五”規劃》 國家能源局 將新型高效低成本光伏發電關鍵技術列為集中攻關類,研究目標:研制出新型高效低成本光伏電池,突破大型光伏電站設計集成和運行維護關鍵技術,掌握GW級光伏電站集群控制技術。將多能互補分布式發電和微網應用推廣列為應用推廣類,研究目標:實現智能化分布式光伏應用、光伏微電網互聯、交直流混合微電網以及多能互補微網統一能量管理等的工程示范和推廣應用。將光伏組件用高分子材料開發及應用列為示范實驗類,研究目標:形成具有自主知識產權的系列光伏用高分子材料制造技術,實現項目產品在光伏發電上大規模應用。
2014年9月2日 《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》 國家能源局 鼓勵開展多種形式的分布式光伏發電應用。充分利用具備條件的建筑屋頂(含附屬空閑場地)資源,鼓勵屋頂面積大、用電負荷大、電網供電價格高的開發區和大型工商企業率先開展光伏發電應用。
2014年6月7日 《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》 國務院辦公廳 鼓勵大型公共建筑及公用設施、工業園區等建設屋頂分布式光伏發電。
2014年5月7日 《光電建筑發展“十三五”規劃》 中國建筑金屬結構協會、光電建筑應用委員會 規劃綱要主要闡述了我國光電建筑發展所取得的成就,明確了光電發展的目標任務,以及光電建筑發展的保障措施,是“十三五”時期我國光電建筑發展的基本依據。

資料來源:觀研天下整理

根據數據,2021年我國分布式光伏新增裝機量為29GW,較上年同比增長86.9%;2022年1-3月我國分布式光伏新增裝機量為8.87GW,較上年同比增長192%。2016-2022年1-3月我國分布式光伏累計裝機容量由10.32GW增長至115.61GW。預計2021-2025年我國BIPV裝機量由1.1GW增長至30.2GW,在分布式光伏中的滲透率由4.9%增至74.5%。

根據數據,2021年我國分布式光伏新增裝機量為29GW,較上年同比增長86.9%;2022年1-3月我國分布式光伏新增裝機量為8.87GW,較上年同比增長192%。2016-2022年1-3月我國分布式光伏累計裝機容量由10.32GW增長至115.61GW。預計2021-2025年我國BIPV裝機量由1.1GW增長至30.2GW,在分布式光伏中的滲透率由4.9%增至74.5%。

數據來源:國家能源局、觀研天下數據中心整理

數據來源:國家能源局、觀研天下數據中心整理

數據來源:國家能源局、觀研天下數據中心整理

數據來源:國家能源局、觀研天下數據中心整理

數據來源:觀研天下數據中心整理

3.技術環境

技術的發展使BIPV應用更加快捷。我國制定出龐大的光伏技術發展計劃,旨在大幅度提高光伏電池轉換效率和穩定性,降低成本,不斷擴大產業。現階段我國光伏技術已經初步形成商業化生產能力,進而驅動光伏建筑一體化的發展。

光伏建筑一體化技術經過30年發展逐漸多樣化。目前主要光伏技術有晶硅光伏組件、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜光伏組件、碲化鎘(CdTe)薄膜光伏組件。不同種類光伏組件具有不同的技術特點,在與光伏建筑一體化結合時,產生了不同的效果與特點,極大的擴大了光伏建筑一體化的應用場景,產業進入從追求規模與速度向重視效益與質量轉變的關鍵時期。

光伏建筑一體化技術分類及其特點

光伏技術 簡介 優點 缺點
晶硅組件 晶硅組件主要分為多晶硅和單晶硅兩種。在外觀方面,單晶硅電池的四角呈現圓弧狀,表面沒有花紋,顏色為深藍色(接近于黑色);而多晶硅電池的4個角呈現方角,表面有類似冰花一樣的花紋,顏色為淺藍色 晶硅類BIPV組件主要是使用封裝材料將多晶硅電池片或單晶硅電池片封裝在兩層或多層鋼化玻璃中間,通過調整電池片的數量、排布、間距或采用穿孔硅電池片,達到特定的透光率,其中也包含一些使用彩色電池片的BIPV組件。晶硅類BIPV組件尺寸、模數及厚度可滿足建筑多樣化的需求,同時背板及太陽能電池片顏色可根據建筑要求進行選擇。晶硅類BIPV組件單位裝機功率高,單位功率可達160W/m2~220W/m2;轉化效率可達16%~22%,同樣裝機面積下發電量優于薄膜組件。 由于晶硅自身的技術原因,傳統的晶硅組件色澤一致性差,組件之間會有明顯的色差,電池片之間有明顯的電路線,達不到建筑美觀要求(圖2)。彩色的BIPV組件技術還不成熟,太陽能電池片可以在加工過程中,加特殊的化學藥劑染色燒結而成彩色芯片,不但組件功率會降低30%左右,外觀仍達不到建筑美觀的需求。彩色晶硅BIPV組件通過蓋板玻璃或PVB進行色彩調節,可研制出多種電子片間距、色彩、透光率的定制化BIPV光伏組件。
銅銦鎵硒薄膜組件 銅銦鎵硒薄膜光伏組件以銅銦鎵硒半導體薄膜作為吸收層,由前蓋板超白玻璃層、封裝膠層、薄膜電池各功能層、襯底鈉鈣玻璃層及接線盒組成。其中薄膜電池各功能層總厚度僅3μm左右。 與目前主流晶硅太陽能電池相比,銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有全生命周期發電量更多、弱光性好、衰減率低、安全穩定性好、能源回收周期短的優點。銅銦鎵硒薄膜光伏組件完全能夠滿足建筑美學需求,色彩和質感豐富,被國際上稱為“極具發展前景的薄膜太陽能電池”。尤其是彩色CIGS光伏組件可以適應各種建筑類型的需求。 由于銅銦鎵硒薄膜組件技術發展時間短,其單位面積功率及組件轉化效率明顯低于晶硅類組件,產線組件平均效率為15%~16%。此外,CIGS組件價格偏高,是晶硅組件價格的3~5倍,直接導致收益回收期過長,這成為制約CIGS組件在建筑中推廣應用的不利因素。
碲化鎘薄膜光伏組件 碲化鎘薄膜太陽能電池是一種以P型碲化鎘和N型硫化鎘(CdS)的異質結為基礎的太陽能電池。碲化鎘是直接帶隙半導體,光吸收強,其禁帶寬度與地面太陽光譜有很好的匹配,是一種良好的太陽能電池材料。 化鎘薄膜光伏組件具有溫度系數低、弱光效應好、穩定性高、熱斑效應小等特點,組件色彩均勻、美觀大方,整體感強,特別適合于對美觀度要求較高的建筑上使用。 碲化鎘薄膜光伏組件單位面積功率及組件轉化效率都比晶硅組件低,產線組件平均效率為17%~18%。雖然碲化鎘標準組件在價格上已接近于晶硅組件,但定制化的BIPV組件價格仍較高,是晶硅組件價格的3~5倍,這成為制約碲化鎘組件在建筑中推廣應用的不利因素。鎘作為重金屬具有毒性,碲化鎘太陽能電池在生產和使用過程中有一定的危險性,而一旦排放,將對環境造成污染。這對其在建筑上的應用產生了制約。

資料來源:觀研天下整理(zlj)

、總結

受社會用電需求激增和能源結構調整加快影響,光伏建筑一體化成為國家扶持的新興產業。相關政策的出臺將促進光伏建筑一體化規模化發展,國家給予光伏建筑一體化項目的財政補貼增加則將驅動光伏建筑一體化滲透率持續提升。在政策驅動下,目前光伏建筑一體化已蓄勢待發。同時技術先行,使得光伏建筑一體化轉化效率更高,外觀更美觀多樣,助力光伏建筑一體化建筑降本增效,產業或將迎來大爆發。

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