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专访院士凌文:当光伏遇上建筑,会带来哪些变化?

信息来源:中国环境报 发布时间:2024-07-03 浏览量:75

气候变化是当今世界面临的最大挑战之一,全球变暖、极端天气事件频生,对我们的生活产生了深远的影响,寻找新的可持续的能源解决方案是我们应对气候变化的重要手段。光伏发电是我们熟悉的可再生能源的技术,建筑光伏一体化就是要将光伏系统与建筑结构相结合,使其成为建筑的一部分。这种技术可以有效利用太阳能,提高建筑的能源效率,降低碳排放,是分布式能源系统中的重要技术之一。建筑光伏一体化具有广阔的应用前景,也将与我们的日常生活息息相关。为更好地了解建筑光伏一体化的实践进展以及未来前景,本报记者专访了中国工程院院士凌文。


中国环境报:请您谈一下建筑光伏一体化的思路?

凌文:建筑光伏一体化是最近十年来才大规模去探索的一个很好的绿色低碳思路。简单地说,20年前我们开始将用于地面电站的光伏组件架在楼顶上。后来经过改进,变成太阳能光伏板挂在楼顶。但是它实际上还是两张皮,建筑是建筑,光伏是光伏。现在我们要做的建筑光伏一体化,就是把两件事合成一个了,也就是说光伏板就是建材,建材就是光伏板。这就需要做很多的工作,比如对于光伏板来说,要考虑它的防尘、效率衰减要少、抗风沙等。但对于建筑来说,比如建筑幕墙,要考虑它的抗震、强度、载荷、防风、防水、工作寿命,所以说指标不一样,但是我们要做出光伏建筑一体化来,两边的需求都要满足。

中国环境报:建筑光伏一体化在减碳方面具有哪些重要意义?

凌文:中国城市地区所排放的二氧化碳占总量的比例大概是80%左右,建筑占50%以上。建筑光伏一体化能够降低建筑运行阶段碳排放30%以上。当前,我国区域电网新能源承载能力不足,多地新能源上网饱和。由于配电网的“接网消纳能力”不足,湖北、广东、河南等省份相继发布了“在低压配网接网预警等级为红色的县(市、区),自公布之日起暂停分布式光伏发电项目备案”的规定文件,严重影响了新能源推广。建筑光伏一体化,发电就近消纳,进一步形成光储充一体化系统,可以起到局部调节的功能,对提升区域新能源比例意义重大。

中国环境报:请问建筑光伏一体化的内涵是什么?

凌文:建筑光伏一体化,是一个高性能多样化光伏建材技术与产品。它既是多能源技术集成架构,也是多能源系统微网架构和多能互补管控平台。一是光伏与建筑系统集成。建筑对于建筑造型、建筑色彩、建筑文化的要求很高,所以光伏板五大三粗地往上放是不行的,一定要有很好的性能。同时,能发电、燃烧、耐久、耐候,满足建筑和光伏两边的要求。二是光电和光热的综合利用。光伏建材发电的同时会产生大量余热,表面温度可达70℃,通过呼吸式光伏墙体技术,结合新风机组、热泵机组,实现光伏热能的有效利用,建筑节能10%以上。三是建筑智慧能源管理与碳云平台技术的融合。做建筑有一个很著名的软件叫BIM(建筑信息模型)。我们现在给它附加一个碳功能,全生命周期的碳足迹、碳排放都放进去,进一步结合能源管理系统,形成建筑智慧能源碳云平台技术。四是建筑能源的协同系统,建筑光伏与用能系统、储能系统、充电桩系统一体化结合,实现“城市能源微网系统”,不仅能彻底变革城市的能源结构,还能增加“公共电网韧性”,保障能源安全和国家安全(平战结合)。

中国环境报:目前,建筑光伏一体化在哪些地方进行了实践?效果如何

凌文:2018年,我的院士工作站设在了沈阳建筑大学,就做建筑光伏一体化,这些年做了很多的工作,也取得了一系列的成就。目前,已累计完成100多个项目。位于广东省惠州市仲恺高新技术开发区潼湖科技小镇,就是我们参与的项目之一。潼湖科技小镇是我国第一座铜铟镓硒——建筑光伏一体化示范建筑,该项目的建成,标志着潼湖科技小镇建筑实现了绿色电力的自主供给,进入“自发电”时代。项目装机量为198.6kW,年发电量12.3万度,减少97吨CO2排放。按光伏板寿命25年来算,可以减少2425吨CO2排放。在国外也做过建筑光伏一体化项目,比如2015年在瑞士巴塞尔参与GROSSPETER大厦项目,这个楼是一个典型的写字楼,除了窗以外,全部都采用建筑光伏一体化,我们给予了绿色建筑认证。在楼里面所有的租户都是上市公司,比较有意思的是,这个绿色办公楼宇的租金比周围同品质楼的租金高10%以上,而且还抢着租。这是为什么呢?我们分析主要有3个原因:一是碳核算、碳认证可以得到相应回报,未来可以赢得碳交易、碳评价、碳排名;二是写字楼超过1/3的电是自己发的;三是让企业员工从原来能源的消费者变成能源的生产者和消费者复合体。这颠覆了原来的理念,就是我们每个人在力所能及地生产能源,这就很好的一件事情。

中国环境报:刚才您提到光伏板寿命是25年,那么寿命到了之后,拆下来的旧光伏板处理或者回收,是否会造成环境的二次污染?

凌文:光伏板它一直能发电,25年寿命是指光伏组件效率到第十年衰减不超过10%,25年衰减不超过20%,并不是说到了25年就一定要卸下来。当然还要根据具体性能的情况,来确定它是不是要停止,是否要把它卸下来。因为规范规定,建筑玻璃幕墙的寿命也是25年,目前光伏可以做到和幕墙建材同寿命。回收带来的二次污染问题是所有建材都面临的问题,建筑光伏一体化也不例外。目前,光伏玻璃、硅片等都有相对成熟的回收再利用技术,这也是我们今后需要研究的内容,一定要把回收这一环节带来的环境问题解决好。

中国环境报:关于建筑光伏一体化新能源体系的发展,您有哪些建议?

凌文:我国新能源技术与产业的可持续发展,仍需要大家的共同努力。首先,规范标准体系是产业持续发展的保障。在政府层面,完善企业、科研机构及高校的激励机制,继续完善可再生能源产业发展规划,构建完善可再生能源规范标准体系;在行业层面,发挥行业协会平台与引导作用,能源、交通、制造、建筑等领域跨界融合;在高校科研院所层面,引进培养高端人才,进行相关实验室建设,掌握核心技术;在企业层面,深度布局产业上下游全链条,联合推进关键技术攻关突破,大力推进产业健全建设。其次,做好顶层设计,出台相关政策,完善电网安全韧性支撑体系。出台相关政策,在各层级电网中合理配置保障性、支撑性和灵活性“分布式新能源微网系统”,在集中与分布之间找到合理的平衡点,提升各层级电网的极限生存和可再生运行能力;通过合理的电力系统规划,积极推进“建筑光伏一体化”新能源微网系统解决方案,建设分布式光伏电站、储能电站、充电站时,配电容量根据离网运行容量规划,做好配套电网的接入服务,实现分布式能源生产、存能和用能的承载力平衡。