光伏建筑一体化(BIPV)行业分析报告.pdf
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1、 光伏建筑一体光伏建筑一体光伏建筑一体光伏建筑一体化化化化(BIPVBIPVBIPVBIPV)行业行业行业行业研究研究研究研究报告报告报告报告 2008-9-10 目目目目 录录录录 一、BIPV 行业概述.3(一)BIPV 概念.3(二)BIPV 系统原理.3(三)BIPV 实现形式.4(四)BIPV 关键技术.5(五)BIPV 优越性.6(六)BIPV 应用领域.6 二、BIPV 行业国内外发展状况.7(一)BIPV 行业国外发展状况.7(二)BIPV 行业国内发展状况.8(三)国内外涉足 BIPV 主要企业.10 三、上游光伏电池行业分析.11(一)太阳能光伏行业介绍.11(二)光伏行业
2、发展状况.13 四、BIPV 下游市场需求分析.16(一)BIPV 国际市场需求.16(二)BIPV 国内市场需求.16 五、BIPV 国内外产业政策.17(一)国外光伏发电产业政策.17(二)我国并网光伏发电的政策.17(三)我国 BIPV 相关政策法规.18 六、BIPV 行业发展前景展望.20(一)影响行业发展有利和不利因素.20(二)BIPV 市场前景.22 一一一一、BIPVBIPVBIPVBIPV 行业行业行业行业概述概述概述概述 (一一一一)BIPVBIPVBIPVBIPV 概念概念概念概念 光伏建筑一体化(Building Integated Photovoltaies,简称
3、BIPV)指在建筑外围护结构的表面安装光伏组件提供电力,同时作为建筑结构的功能部分,取代部分传统建筑结构如屋顶板、瓦、窗户、建筑立面、遮雨棚等,也可以做成光伏多功能建筑组件,实现更多的功能,如光伏光热系统、与照明结合、与建筑遮阳结合等。图图图图 1:BIPV 示意图示意图示意图示意图(二二二二)BIPVBIPVBIPVBIPV 系统原理系统原理系统原理系统原理 BIPV 系统有独立发电和并网发电两种形式。独立发电系统就是光伏系统产生的电仅供自己使用;并网发电系统就是光伏系统与公共电网相连,光伏发电系统产生的电除自己使用外,还可向公共电网输出。独立发电和并网发电发电系统的原理如图所示。图图图图
4、2:光伏发电系统原理光伏发电系统原理光伏发电系统原理光伏发电系统原理(三三三三)BIPVBIPVBIPVBIPV 实现形式实现形式实现形式实现形式 从目前来看,光伏与建筑的结合有两种方式:一种是建筑与光伏系统相结合;另外一种是建筑与光伏器件相结合。(1)建筑与光伏系统相结合,把封装好的的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。(2)建筑与光伏器件相结合,建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃,目的是为了保护和装饰建筑物。如果用光
5、伏器件代替部分建材,即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户,这样既可用做建材也可用以发电。目前大多数都是采用第一种方式,但这不属于真正意义上的 BIPV,BIPV 构件既是光伏构件也是建筑部件,可以完全替代传统建材,这样即可用做建材又可以发电,是光伏和建筑的完美融合。从光伏组件与建筑的集成来讲,主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳板等八种形式,如表 1。表表表表 1:BIPV 的主要形式的主要形式的主要形式的主要形式 BIPV 形式形式形式形式 光伏组件光伏组件光伏组件光伏组件 建筑要求建筑要求建筑要求建筑要求 类型类型类型类型 1 光伏采光顶(天窗)光伏玻璃组件 建筑效果、结构强度、采光、
6、遮风挡雨 集成 2 光伏屋顶 光伏屋面瓦 建筑效果、结构强度、遮风挡雨 集成 3 光伏幕墙(透明幕墙)光伏玻璃组件(透明)建筑效果、结构强度、采光、遮风挡雨 集成 4 光伏幕墙(非透明幕墙)光伏玻璃组件(非透明)建筑效果、结构强度、遮风挡雨 集成 5 光伏遮阳板(有采光要求)光伏玻璃组件(透明)建筑效果、结构强度、采光 集成 6 光伏遮阳板(无采光要求)光伏玻璃组件(非透明)建筑效果、结构强度、集成 7 屋顶光伏方阵 普通光伏电池 建筑效果 结合 8 墙面光伏方阵 普通光伏电池 建筑效果 结合 BIPV 产品目前分为晶体硅 BIPV 构件和非晶硅薄膜 BIPV 构件,晶体硅转换效率高,但其产品
7、透光性差,颜色难以满足建筑对美观方面的追求;非晶硅目前转换效率低于晶体硅,但透光性好,颜色更接近建筑的要求,同时成本低,尺寸大,适合大规模化生产,是未来光伏建筑一体化的发展方向。(四四四四)BIPVBIPVBIPVBIPV 关键技术关键技术关键技术关键技术 BIPV 的关键技术主要有以下几个方面:(1)与景观、建筑结合的并网光伏电站设计和建设;(2)电站主要设备光伏组件、控制逆变器等产品;(3)100 kVA 以下的系列化与用户侧低压电网并联运行的并网控制逆变器的研制以及在电站中的实际应用;(4)光伏阵列与建筑集成的优化;(5)太阳能光伏发电系统与建筑物的一体化设计;(6)光伏阵列在建筑物屋顶
8、上的安装结构与工艺设计、线路设计与配线、防雷保护、光伏电站监控系统等。BIPV 应当在建筑设计之初就开始考虑。除了考虑 BIPV 的建筑特性,还要考虑发电量的影响因素。研究 BIPV 技术的任一领域,都要解决 4 个核心问题:光伏电池的安装位置、遮挡因素、通风设计、空调系统的综合设计。(五五五五)BIPVBIPVBIPVBIPV 优越性优越性优越性优越性 从建筑、技术和经济角度来看,光伏一建筑一体化有以下诸多优点:(1)联网系统光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或墙面上,无需额外用地或增建其他设施,适用于人口密集的地方使用。这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要。(2)可原地发电、原地用电,在一定距离范围
9、内可以节省电站送电网的投资。对于联网户用系统,光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用,也可送入电网。在阴雨天、夜晚或光强很小的时候,寂载可由电网供电。由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力,增加了供电的可靠性。(3)夏季,处于日照时,由于大量制冷设备的使用,形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多的时候。BIPV 系统除保证自身建筑用电外,还可以向电网供电,从而缓解高峰电力需求。(4)由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上,吸收太阳能、转化为电能大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,既节省了能源,又利于保证室内的空气品质。(5)避免了由于使用一般化石燃料发电所导
10、致的空气污染和废渣污染,这对于环保要求严格的今天与未来更为重要。(6)由于光伏电池的组件化,光伏阵列安装起来很简便,而且可以任意选择发电容量。(7)在建筑围护结构上安等光伏阵列,可以促进 PV 部件的大规模生产,从而能够进一步降低 PV 部件的市场价格,这对于 BIPV 系统的广泛应用有着极大的推动作用。(8)大尺度新型彩色光伏模块的诞生,不仅约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等),且使建筑外观更有魅力。(六六六六)BIPBIPBIPBIPV V V V 应用领域应用领域应用领域应用领域 目前 BIPV 的应用主要有大楼帷幕墙或外墙、大楼、停车场的遮阳棚、大楼天井、斜顶式屋顶建筑之屋瓦、大型建筑物
11、屋顶/隔音墙等,个人住宅、商业大楼、学校、医院楼、机场、地铁站站台、公交车站以及大型工厂车间都是 BIPV 可应用的 场所。图图图图 3:BIPV 主要主要主要主要应用领域应用领域应用领域应用领域 二二二二、BIPVBIPVBIPVBIPV 行业行业行业行业国国国国内内内内外外外外发展发展发展发展状况状况状况状况 (一一一一)BIPBIPBIPBIPV V V V 行业行业行业行业国外国外国外国外发展发展发展发展状况状况状况状况 国外光伏发电已经完成了初期开发和示范阶段,正在向大批量生产和规模应用发展,各国一直在通过改进工艺、扩大规模、开拓市场等,大力降低光伏电池的制造成本和提高其发电效率。国
12、际能源组织(IEA)于 1991 年和 1997 年相继两次启动建筑光伏集成计划,许多国家相继制定了本国的屋顶计划。1997 年 6 月美国宣布了“百万屋顶光伏计划”,计划 2010 年完成,总装机容量为 3025MWp,所产生的电力相当于 3 一 5 座大型燃煤电站,每年可望减排二氧化碳 35 亿 t,相当于减少 85 万辆汽车的尾气排放。为此,1998 年美国政府的光伏研究经费增加了 30%。该计划旨在促进美国光伏产业的快速发展,把发电成本降到 6 美元/kWh 以下,起到减排 CO2、增加社会就业、保持美国光伏产业在世界的领先地位的作用。欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶计划,计划于 2
13、010 年完成。德国在此框架下于 1998 年 10 月提出了在 6 年内安装 10 万套 PV 屋顶系统,总容量在 300500MW。1999 年 5 月 14 日,德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂,完全用可再生能源提供电力。目前世界上最大的安装在屋顶的光伏并网系统是德国波茨坦太阳能屋顶电站,于 2004 年 7 月建成,容量为 5MW,由 3万块太阳电池组件组成,每年能够发电 4200MWh。日本很重视光伏与建筑相结合的技术。1997 年,通产省宣布执行“七万屋顶”计划,安装了 37MW 屋顶光伏系统。自 2002 年以来,日本的屋顶计划与建筑一体化得到了充分的发展,
14、柔性太阳电池与建筑材料的相互结合使成本大大下降。日本光伏屋顶并网发电系统的特点是:太阳电池组件和房屋建筑材料形成一体,如“太阳电池瓦”和“太阳电池玻璃幕墙”等,这样太阳电池就可以很容易地被安装在建筑物上,也很容易被建筑公司所接受。日本政府计划到 2010 年安装 5000MW 屋顶光伏发电系统。在美、日、德三国大规模的太阳能屋顶计划的推动下,以光伏集成建筑为核心的光伏并网发电市场得到了极大的发展。此外,意大利、印度、瑞士、荷兰和西班牙都有类似的计划在实施。(二二二二)BIPVBIPVBIPVBIPV 行业行业行业行业国内国内国内国内发展发展发展发展状况状况状况状况 随着光伏发电领域的转变,我国
15、的 BIPV 系统的研究与开发已取得了很大的发展。“九五”期间我国在深圳、北京分别成功建成 17kw、7kw 光伏发电屋顶并实现并网发电。“十五”又在北京上海建成多座建筑一体化的并网发电系统。2002 年上海奉贤建成 lOkW 建筑一体化并网发电系统,该系统实现了自动化的管理。2003 年上海又建成了生态示范工程,其中 5kW 的并网发电系统与建筑有机地结合在一起,该系统并网发电技术水平达到国际一流。还有上海太阳能科技有限公司建筑一体化办公示范楼采用了六项国内首创的太阳能发电与建筑直接相结合的技术,并充分利用建筑一体化的诸多优点,总装机容量达 40kW,结合地温空调技术,可以基本实现该建筑的能
16、源自给。2003 年建成的北京市大兴区天普工业园的一幢建筑面积 8000m2 的综合利用新能源的生态建筑工程示范楼,办公用电部分由 50kWp 太阳能光伏并网发电系统提供。深圳多个小系统并联,与不同建筑相结合,总量为 1MW 规模,于 2004 年 8 月建成,目前已经进入运行。2004 年 8 月,由深圳市政府投资、中科院北京科诺伟业公司承建的 1MW 太阳能光伏电站在深圳国际园林花卉博览园内建成发电。该电站采用与市电直接并网的运行方式,是目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站。该电站总容量 1000kW,光伏组件总面积 7660m,年发电能力约为 100 万 kWh,相当于每年可节省标准煤约 3
17、84t,年减排 CO2 约 170 余 t,减排 SO2 约 768t。与常规能源发电比较,并网光伏发电系统的运行、维护费用很低,节约了运营成本。2005 年 4 月,我国拥有自主知识产权的西部最大的乌鲁木齐“3x20kW 并网光伏发电站”成功并网运行。它是在建筑物朝阳表面铺设太阳能光伏发电组件,能直接将吸收的太阳能转化为电能,并通过逆变并网装置与常规电网实现高品质电能的双向传输。2005 年上海提出了 10 万个屋顶安装光伏发电系统计划,随即,江苏也提出了 1 万屋顶光伏并网发电工程。表表表表 2 2 2 2:近年来国内近年来国内近年来国内近年来国内 BIPVBIPVBIPVBIPV 主要工
18、程项目主要工程项目主要工程项目主要工程项目 项目名称 完成时间 装机规模 项目所在地 投资单位 建设单位 并网方式 慈溪天和家园光伏电网工程 2006 年 12 月 43KWp 浙江慈溪 慈溪市住房发展投资有限公司 常州天合 低压并网 常州市防震减灾指挥中心光伏工程 2006 年 10 月 13KWp 常州 政府 常州市地震局 常州天合 低压并网 林洋集团综合办公大楼20KWp光伏并网发电站 2007 年 6 月 20KWp 江苏启东 江苏林洋新能源有限公司 林洋新能源 低压并网 江苏林洋新能源 3#厂方 110KWp 光伏并网发电站 2007 年 7 月 110KWp 江苏启东 江苏林洋新能
19、源有限公司 林洋新能源 低压并网 江苏苏源集团70KWp光伏并网系统 2007 年 10 月 70KWp 江苏南京 苏源集团 林洋新能源 低压并网 无锡机场800KW屋顶并网工程 在建 800KWp 江苏无锡 无锡市机场 无锡尚德 低压并网 尚德光伏研发中心大楼1MW 光伏建筑一体化(BIPV)光伏并网电站 在建 1MWp 江苏无锡 无锡尚德太阳能电力有限公司 无锡尚德 低压并网 无锡五星花园小区屋顶 300KW 并网系统 2007 年 3 月 300KWp 江苏无锡 益多集团 无锡尚德 低压并网 无锡国家工业设计园300KW 屋顶太阳能光伏并网发电应用技术及示范工程项目 2007 年 12
20、月 300KWp 无锡工业设计园 无锡尚德太阳能电力有限公司 无锡尚德 低压并网(三三三三)国内国内国内国内外外外外涉足涉足涉足涉足 BIPVBIPVBIPVBIPV 主要主要主要主要企业企业企业企业 1、无锡尚德电力控股有限公司 公司成立于 2001 年,主要从事晶体硅太阳能电池、组建、光伏系统工程、光伏应用产品的研究、制造和销售。2005 年底在美国纽约上市。2007 年完成产量 360兆瓦,形成 540 兆瓦生产能力,实现销售收入超 100 亿,公司市值突破百亿美元,进入世界光伏前三强。公司于 2006 年无锡尚德收购有着 20 多年光伏产品制造经验,在全球 BIPV 领域领军的企业日本
21、 MSK 公司,现能够向市场提供全系列的 BIPV 产品。无锡尚德承建了国内许多重要的光伏项目,如西部光明工程项目、无锡国家工业设计园 300KW 项目、苏州国检屋顶光伏电站项目、无锡国际机场 800KW 项目、深圳市民广场太阳能照明项目、上海张江科技园 BIPV 项目、上海崇明岛大型太阳能光伏发电工程项目、北京辉煌净雅大酒店光电幕墙工程等。2008 年 5 月,公司承建了法国 4.5MWBIPV 工程项目,是 BIPV 历来最大安装工程之一。2、江苏林洋新能源有限公司 公司成立于 2004 年 8 月,主要从事太阳能电池片、电池组件的研发、生产和销售。2007 年底在美国纳斯达克上市。目前具
22、备 300MW 的太阳能电池生产能力。公司于 2006 年中期,从美国 GT Solar 公司引进了 BIPV 光伏玻璃幕墙生产线一条。目前可以生产尺寸大小:长宽 3.3m2.5m、厚度 420mm 的双面玻璃光伏组件,该型BIPV 光伏玻璃幕墙生产线全世界只有两条,另外一条在英国。公司承建的 BIPV 工程项目主要有:林洋集团综合办公大楼 20KWp 光伏并网发电站、江苏林洋新能源3#厂方 110KWp 光伏并网发电站、江苏苏源集团 70KWp 光伏并网系统等。光伏建筑一体化(BIPV)行业分析报告 11 3、深圳市瑞华建设股份有限公司 公司成立于 1993 年,是一家集建筑幕墙、光伏建筑一
23、体化、生产、施工及维护于一体的高科技企业。公司在 1997 年就致力于太阳能在建筑领域的应用研究,2006 年开始,公司成功承建广科中心(已竣工)及北京南站(正在建设中)等 BIPV 项目,在 BIPV 领域占有一定领先优势。目前瑞华建设 BIPV 组件的核心部件太阳能电池全部来源于德国 WURTH 公司,瑞华建设现在是 WURTH 公司的经两层玻璃复合处理后的 CIS 太阳能模板在中国销售的唯一合伙伙伴,合同有效期至 2009 年 8 月 31 日。公司计划引进 BIPV 太阳薄膜电池生产线,预计明年底投产。4、苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 公司是一家在加拿大注册、美国纳斯达克上市的光伏公
24、司,致力于光伏产品的研发、制造、销售和售后服务。自 2001 年以来,阿特斯先后在中国建立了多个全资子公司,分别从事太阳能组件和应用产品的生产,太阳能工程应用产品的研发和太阳能电池片的生产。阿特斯在 BIPV 领域主要承建了洛阳中硅研发楼光伏电站、奥运中心区景观信息柱等项目。5、武汉日新科技有限公司 公司成立于 2001 年,主要产品和服务有 BIPV 构件及集成系统、太阳能光伏组件、太阳能照明产品及应用系统等。该公司承建的“武汉日新科技园”获国家财政部、建设部批准为可再生能源建筑应用重点示范项目,是目前我国确定并予以资助的最大的国家太阳能光伏建筑一体化应用示范项目。2008 年 3 月,公司
25、与德国Ersol集团签订供货合同,连续3年购买Ersol年产薄膜电池总量的20%。三三三三、上游光伏电池行业分析上游光伏电池行业分析上游光伏电池行业分析上游光伏电池行业分析 (一一一一)太阳能光伏行业介绍太阳能光伏行业介绍太阳能光伏行业介绍太阳能光伏行业介绍 1、太阳能光伏技术 太阳能光伏技术是将太阳能转化为电力的技术,其核心是可释放电子的半导体物质。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富,可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏电池有两层半导体,一层为正极,一层为负极。阳光照射在半 光伏建筑一体化(BIPV)行业分析报告 12 导体上时,两极交界处产生电流。阳光强度越大,电流就越强。太阳能光伏
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