整体设计导向的国际建筑光伏一体化技术策略研究*

师劭航 褚英男 何逸 宋晔皓 Shi Shaohang Chu Yingnan He Yi Song Yehao

1 研究背景

在各个国家积极应对地球气候变化的时代背景下，习近平总书记提出了中国于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。目前，我国低碳转型任务艰巨，充分利用太阳能等可再生能源对促进节能减排有重大意义。据《中国建筑能耗研究报告 2020》中的统计数据显示，2018年全国建筑全寿命周期能耗总量为 21.47亿t标准煤，占全国能源消费总量的46.5%，其中建筑运行阶段能耗占建筑全生命周期的42.8%[1]，由此可见，减少建筑运行阶段能耗是节能减排和实现“双碳”目标的有效途径。可高效利用太阳能的建筑光伏一体化技术（Building Integrated Photovoltaic,以下简称BIPV）拥有巨大节能潜力：集成了光伏发电系统的建筑通过产出电能，不仅能满足建筑自身运行用电，甚至能创造额外能源收益，助力建筑与环境的可持续发展。

政策层面，我国近年来出台了若干光伏建筑一体化标准，积极推动了BIPV项目的发展（表 1），生态环境部、国家能源部、住建部等多个部委也通过出台相关政策等方式，关注和支持光伏产业发展[2]（表 2）。

历史背景层面，早在1954年，贝尔实验室研发出第一块发电效率为6%的单晶硅太阳能电池[3]。随着相关技术的不断发展，BIPV在项目中的应用可追溯到20世纪70年代，人们通过在建筑表皮上安装带有铝框的太阳能光伏模块，实现了偏远地区建筑的离网运行[4]。直到20世纪90年代，在建筑围护结构中才有了首个投入商用的集成光伏系统。在此期间，美国能源部也开始关注光伏建筑一体化，研发了若干BIPV组件，如屋顶光伏瓦和玻璃幕墙等新型结构[5]（图1），但由于经济成本原因，BIPV技术的推广受到了一定程度的限制。……