WWF：中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告.ppt

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1、中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告该报告由以下单位共同合作完成：编写单位德国能源署Deutsche Energie-Agentur GmbH(dena)German Energy AgencyChausseestrasse 128 a10115 Berlin,GermanyTel:+49(0)30 66 777-0Fax:+49(0)30 66 777-699E-mail:infodena.deInternet:www.dena.de编写组Hui Zhang章晖,Deutsche Energie-Agentur GmbH(dena)Ang Ye 叶 昂,Deutsche Ener

2、gie-Agentur GmbH(dena)委托方世界自然基金会（瑞士）北京代表处北京市西城区百万庄大街22号院2号楼3层Tel:+86(0)10-68366698Fax:+86(0)10-68366678项目管理王伟康 世界自然基刘笑宇 世界自然基金会（瑞士）北京代表处 高级项目专员世界自然基金会（瑞士）北京代表处 助理项目专员金会（瑞士）北京代表处 项目主任刘倩时间：2020年11月30日版权所有世界自然基金会（瑞士）北京代表处德国能源署保留对本书内容的使用权。德国能源署（dena）简介dena是提高能效、推动可再生能源和智能能源系统发展的职能中心。作为能源转型的职能机构，德国能源署在德国

3、本土和国际上制定并落实解决方案，为实现能源立于2000年，活跃于政界、经济界及学术界。目前德国能源署共有230余名员工，专业背景涉及能源、物理、经济、建筑、法律和商务等多领域，其广泛的专业知识和经验被充分运用于目前100多个项目的实施中。与此同时，德国能源署的项目伙伴涉及若干公共和私营部门及众多转型和气候保护的目标作出贡献。德国能源署成专业领域。世界自然基金会（WWF）简介WWF是自1961年成立以来，WWF一直致力于环保事业，在全世界拥有将近520万支持者和一个在100多个国家活跃着的网络。WWF的使命是止地球自然环境的恶化，创造人类与自然和谐相处的美好未来。为此WWF致力于：保护自然世界生

4、物多样性；确保可再生自然资源续利用；推动降低污染和减少浪费型消费的行动。在全球享有盛誉的、最大的独立性非政府环境保护组织之一。遏的可持摘要在二氧化碳排放达到峰值和实现碳中 单项可再生能源和的过程中，城镇范围建筑领域可再生能 如德国，在这方面已有一些成熟案例，中大规模的利用发挥了重 要的作用。建筑 国类似的综合能源规划目前还处于试点阶与工业、交通并列为能源消耗的三个主要 段。在技术层面，除了可再生能源产能技领域。城镇区域是这三大能耗领域的集合 术本身的发展，系统性的技术应用是大规点，也是全球能源转型最重 要的参与者模推广的基础。其中包括灵活稳定的数字城镇作为建筑和相关基础设施建设的管理 化电网系

5、统、以利用小型设备为主的分布主体，可在不同层面提升可再生能源式能源系统和适宜的储能技术。用。根据2016年发布的中国能源生产和的利用规划。国际上，例源。利为实现建筑领域可再生能源利用的消费革命战略（2016-2030），能源转型大规模推广，一方面需要针对单项可再生将坚持分布式和集中式并举，以分布式利能源提出创新的发展理念，如光伏建筑一用为主，推动可再生能源高比例发展。这体化，另一方面也应挖掘建筑组群或园区也对城镇区域建筑领域大规模利用可再生中多种可再生能源利用方式相互协作的潜能源，提出了国家宏观层面的要求。力，如实施园区一体化方案，实现集群效可再生能源的类型和利用形式多样，有 应。此外，对于一

6、些特定的可再生能源利不同发展潜力。在建筑领域利用可再生能源，用如地热能、生物质能和风能，城镇也可需要根据城镇区域所在的气候地理条件，进 积极与周边区域合作，推动优势互补。行因地制宜的分析和一体化的规划设计。随着“十四五规划”的编制，预计中可再生能源了目前在中国应用较为广泛、发展较快的 约明晰。选取适宜的城市区域，通过国际光伏发电系统以外，小型风力发电系统和 合作，推广建筑领域可再生能源利用，将生物质能发电系统在国际上也得到了一定 是一项具有战略意义的工作。根据德国能程度的探索。相类似的，在可再生能源署十多年来在中国开展建筑节能和生态暖与制冷方面，中国对于太阳能集热器供 城市合作的经验，搭建一个

7、多层面的工作暖应用已积累不少经验。其他系统，如太 框架将有助于合作的开展与落地。其内容阳能热结合吸收式冷却系统、地热能供暖 包括：与合作伙伴共同选定示范技术和项和制冷以及生物质能供暖系统，可以进一 目、协助地方推动可再生能源发展管理体发电主要有三种方法。除 国实现碳排放达峰与碳中和的路径将越来供源步减少建筑用能的二氧化碳排放量，目前 系建立、并在具体示范项目合作的实践经在国际范围内有一些技术成熟的案例，但 验基础上为城镇提供政策和标准建议。仍需要得到大规模推广。可再生能源推广建筑领域可再生能源利用需要 过程中需要系统化的解决方案和创新的模应的基础和保障。在中国能源转型战式。全方位、多层面的合作

8、成果，可以为以及可再生能源法的框架内，城镇一 区域性大规模推广建筑领域可再生能源级可以运用相应的规划工具制定综合性或 用打下坚实的基础。的特性决定了其在应用相略利Abstracte large-scale use of renewable energy in thebuilding sector in urban areas plays an impor-tant role in peaking CO2 emissions and achiev-ing carbon neutrality.Buildings,along with in-dustry and transport,are the

9、three main sectorswith high energy consumption.Urban areas arethe convergence point of these three major ener-gy consuming sectors and are therefore the mostimportant players in the global energy transi-tion.Cities and towns,as custodians of buildingsand related infrastructure,can make the use ofren

10、ewable energy at different levels more attrac-tive.According to Chinas Revolutionary Strategyfor Energy Production and Consumption(2016-2030),released in 2016,the energy transitionwill accommodate both the distributed and thecentralised approaches,focusing on distributedutilisation and promoting a h

11、igh proportion ofrenewable energy.is also highlights nationalmacro-level requirements for the large-scale useof renewable energy in building sector.however,thesestill need to be promoted on awider scale.of experience of the German Energy Agency(dena)in the field of building energy efficien-cy and ec

12、o-city cooperation in China,a mul-tifaceted working framework will facilitate thecooperation.e framework will include theselection of demonstration technologies andprojects together with the partners,assistancein the establishment of local management sys-tems for renewable energy development,andpoli

13、cy and standard recommendations forcities and towns based on the practical expe-rience of cooperation on concrete demonstra-tion projects.e promotion of renewable energy in thebuilding sector requires the appropriate foun-dation and guarantees.Within the frameworkof Chinas energy transition strategy

14、 and theRenewable Energy Law,urban planning toolscan be used to develop comprehensive or in-dividual renewable energy plans.Internation-ally,Germany,for example,has some maturecases in this area,and similar integrated ener-gy planning in China is currently in the pilotphase.On the technical level,in

15、 addition tothe development of renewable energy capac-ity technology itself,systematic technologyapplications are the basis for large-scale de-ployment.ese include flexible and stablesmart grid systems,distributed energy sys-tems based on the use of small devices,andappropriate energy storage techno

16、logies.e nature of renewable energy is such thatits application requires systemic solutionsand innovative models.A comprehensive andmultifaceted cooperation can lay a solid foun-dation for a large-scale regional expansion ofrenewable energy use in buildings.In order to achieve large-scale deployment

17、of renewable energy in buildings,innovativeconcepts are needed for individual renewableenergy sources,such as building-integratedphotovoltaic(BIPV),as well as the potentialfor collaboration among multiple renewableenergy sources in a urban district,such as acampus-integrated solution to achieve a cl

18、us-ter effect.In addition,for specific renewableenergy uses such as geothermal energy,bio-mass,and wind energy,cities and towns canactively cooperate with their neighbors topromote complementary advantages.ere are various types and uses of renewableenergy with different development potentials.e use

19、of renewable energy in the building sec-tor requires a site-specific analysis and integratedplanning and design based on the climatic andgeographic conditions of the urban area.ere are three main approaches to renewableenergy generation.In addition to photovoltaicsystems,which are currently widely u

20、sed and de-veloping rapidly in China,small-scale wind pow-er and biomass power systems have also beenexplored internationally.Similarly,in the areaof renewable energy heating and cooling,Chinahas accumulated considerable experience withsolar collectors for heating applications.Othersystems,such as s

21、olar thermal combined withabsorption cooling systems,geothermal heatingand cooling,and biomass heating systems,canfurther reduce carbon dioxide emissions result-ing from building energy use.ere are furtherexamples of mature technologies internationally,With the preparation of the 14th Five-YearPlan,

22、it is expected that Chinas path to peakcarbon emissions and carbon neutrality willbecome increasingly clear.It will be a strate-gically important task to select suitable urbanareas and promote the use of renewable ener-gy in the building sector through internation-al cooperation.Based on more than t

23、en years目录1 引言111234445 大规模推广建筑领域使用可再生能源的建议措施 311.1 研究背景5.1 技术层面措施31313234363636361.1.1 城镇化与城镇能源消耗1.1.2 建筑领域能耗1.1.3 可再生能源1.2 名词解释5.1.1 光伏建筑一体化5.1.1 近零能耗建筑及产能建筑（群）5.1.1 城区/园区一体化发展5.2 宏观层面措施1.3 研究目的5.2.1 城镇跨行政部门合作5.2.2 城镇区域与周边非城镇区域合作5.2.3 公众参与1.4 研究范围和方法2 建筑领域可利用的可再生能源种类及其发展潜力5567892.1 太阳能6 适宜推广建筑领域可再

24、生能源利用的城镇和区域选择标准及工作框架3737373738392.2 风能2.3 地热能6.1 城镇和区域选择标准2.4 生物质能2.5 可再生能源的发展潜力6.2 工作框架6.2.1 选定示范技术和项目6.2.2 地方推动可再生能源发展管理体系建立6.2.3 为城镇提供政策和标准建议3 建筑领域可利用的可再生能源方式3.1 可再生能源发电1111111315171719217 总结与展望8 参考文献9 图片目录4142433.1.1 太阳能光伏发电系统3.1.2 小型风力发电系统3.1.3 生物质能发电系统3.2 可再生能源供暖与制冷3.2.1 太阳能供暖与制冷3.2.2 地热能供暖和制冷

25、3.2.3 生物质能供暖系统4 推广建筑领域可再生能源利用的基础和保障4.1 宏观层面2525252626292930304.1.1 中国能源转型战略4.1.2 可再生能源法4.1.3 城镇综合能源规划与单项可再生能源利用规划4.2 技术层面4.2.1 灵活稳定的数字化电网系统4.2.2 分布式能源系统4.2.3 储能技术1 引言1.1 研究背景作为全球最大的二氧化碳排放国和第二大经济体，中国在应对全球气候变化和实现可持续发展目标方面发挥着重 要的作用。2020年9月，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上首次明确了中国实现碳中和的时间点，中国二氧化碳排放量将力争于2030年前达到峰值，并

26、争取于2060年前实现碳中和。能源会发展第十三个五年规划纲要（“十三五”规划）中提出了能源革命的构想，目标在于建立一个清洁、低碳、安全和高效的能源系统。针对建筑领域，“十三五”规划中提出，到2020年，城镇新建民用建筑须全部达到节能标准要求，能效水平比2015年提升20%，城镇绿色建筑面积占新建建筑面比重 须提高到50%(中华人民共和国中央人民政府,2016)。系统的转型是实现气候承诺的保障。2016年起实施的国民经济和社积提升建筑能效并降低建筑领域碳排放，需要在降低建筑自身能源需求的同时，优化建筑的能源利用。对此，可再生能源利用可以发挥重 要的作用。1.1.1 城镇化与城镇能源消耗城镇是实现

27、能源据，截止2018年底，全球城镇居民人口数量增长到42亿，相比1950年（7亿5千万）已增加了四倍，占总人口数量的55%。预计从2018年到2030年，城转型和减缓气候变化的核心。根据联合国人口统计数镇居民数量将平均每年增长1.7%，从2030年至2050年将平均每年增长1.3%。到2050年，68%的全球人口将居住在城市区域(United Nations,Department ofEconomic and Social Aairs,Population Divison,2018)。中国的城镇化目前仍保持相对较快的增长速度。中国国家统计局数据显示，截止2019年，中国城镇人口数量达到8.48

28、亿。城镇化率从2001年的37.7%增长到2019年的60.6%。如果按照目前的趋势发展，预计到2030年中国的城镇化率将达到70(中国国家统计局,2020)。当前，城镇区域能源关的二氧化碳排放量占总排放量的71至76%(IPCC,2014)，城镇因此成为低碳发展和能源转型的最主要场所。城镇人口密集，空间受限，经济和社会活动集聚，这些塑造了城市能源系统的独特性。为了发挥城镇的潜力，需要在城镇区域构建高效、互联、一体化、跨领域集成、高韧性的能源系统。消耗量占全球总能源消耗量的67至76%，与能源相1.引言 1全球与中国城镇化发展1950年1970年1990年2010年2030年2050年4%全球

29、城镇化率中国城镇化率32%36%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%图1 全球与中国城镇化率发展图2 2018年全球终端能源消耗占比（数据来源：UN World Urbanization Prospects:The 2018 Revi-sion）（数据来源：International Energy Agency,2019 Global sta-tus report for buildings and construction）1.1.2 建筑领域能耗根据清华大学建筑节能研究中心的核算结果，2018年，中国建筑能耗

30、占全社会总能耗的37%，建筑领域相关二氧化碳排放占全社会二氧化碳总排放量的42%。建筑领域能建筑与工业、交通并列为能源消耗的三个主要领域。建筑能耗主要包括建造能耗耗和二氧化碳排放占比均略高于全球整体水平(清华大学建筑节能研究中心,2020)。和运行能耗两个部分。建筑建造能耗是指由于建筑建造所导致的从原材料开采、建材生产、运输以及现场施工所产生的建筑消耗。建筑运行能耗是指在住宅、办公建筑、学建筑领域能耗的持续增长，一方面是因为新建建筑面积的增加，特别是快速的城镇化校、商场、宾馆、交通枢纽、文体娱乐设施等建筑内，为居住者风、空调、照明、炊事、生活热水，以及其他为了实现建筑的各项服务功能所产生的能消

31、耗。或使用者提供供暖、通发展造成民用建筑需求的不断增加，另一方面，伴随着不断提高的生活水平，民用建筑在生活热水、空调等方面需求的增加，也大幅提升了建筑在电力和热力方面的能源消耗。源2030年达峰和2060年碳中和目标的提出，对建筑领域能源 结构的转型提出了新的要自2000年以来，全球建筑领域的能源消耗稳步增加，年均增长率约为1.1%。2018年求，如何降低建筑在用电、供暖和制冷方面造成的直接或间接二氧化碳排放，是建筑领建筑建造和运行的终端能源消耗占全球总能耗的35%，其中建造能耗占6%，运行能耗占域未来发展面的主要挑战临。30%。建筑行业相关二氧化碳排放占全球总二氧化碳排放的39%，其中由建筑

32、建造导致1.1.3 可再生能源的二氧化碳排放占11%，建筑运行占28%。特别是2019年，由于极端天气的影响，以及供暖和制冷需求的持续增加，源自建筑电力与热力的直接和间接二氧化碳排放量上升到10Gt，是有记录以来的最高水平(IEA,2020)。可再生能源利用是低碳发展战略和转型路径中最重 要的手段之一。可再生能源利用在分布形式和规模上具有很强的灵活性，能源的生产更加接近能源消费端，适宜于在城镇区域内开展。构建城镇分布式能源系统，一方面可以减少空气污染和温室气体排放，降低城市能源成本，减少对传统化石燃料的依赖，另一方面可以推动本地与可再生能源利用相关产业经济发展，为城镇增加就业机会。目前，世界各

33、地已有超过两百个城市制定了可再生能源华市于2015年发布了可再生能源略2015-2050，其目标是到2050年实现温哥华市城市战100%的可再生能源利用(City of Vancouver,2015)。在中国，很多城市在其十三五规划中都明确了可再生能源发展目标，北京市在最新的城市总体规划中也提出到2020年北京市可再生能源利用比重 要达到8%，到2035年达到20%(北京市规划和自然资源委员会,2018)。发展目标，例如加拿大温哥伴随着生电力产热和制氢、数字技术和智能能源管理等，以可再生能源为基础的分布式能源统得以在越来越多的城镇及其周边地区得到部署。可再生能源技术的不断成熟，如电力和热能储存

34、、电动汽车智能充电、可再系2 中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告1.引言 31.2 名词解释2 建筑领域可利用的可再生能源一次能源需求：一次能源需求描述了满足终端能源需求所需的能源量。还包括建筑之外的上游工艺链在提取、转换和分配能源载体过程中所需要的能源量。种类及其发展潜力终端能源需求：是指为了保证室温标准和全年生活热水，必须向供暖、通风、热水制备和制冷等系统提供的能源。该能源需求包括系统技术（泵、控制等）运行所需的辅助能量。可再生能源，是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。由于受到自然条件和空间需求的限制，同时基于分布式可产能建筑：德国产能建筑的定义为全

35、年一次能源再生能源“就地生产、就地利用”的原则，本章将对适宜在城镇范围内用且全年终端能源需求为负数（Qe0 kWh/ma），则达到产能建筑要求。其他方面于建筑领域的可再生能源，主要包括太阳能、风能、地热能和生物质能，需求为负数（Qp0 kWh/ma），必须遵守节能条例（EnEV）的要求，例如夏季隔热要求等。进行介绍。超低能耗建筑：是指在围护结构、采暖和制冷、照明、设备、智能控制、可再生能2.1 太阳能源利用等方面综合选用各项节能技术，能耗水平远低于常规建筑的建筑物。建筑领域利用太阳能的方式主要有两种：1.3 研究目的太阳能光伏发电为建筑提供电力本次研究通过对中国建筑领域能源消耗及可再生能源利用

36、进行分析，并总结大规模太阳能集热为建筑提供生活热水、采暖和制冷。推广建筑领域可再生能源发展建议，进而确定相应的工作框架，为后续推动试点城镇建筑领域可再生能源利用做 这两种技术都可以在不同规模的建筑（群）中，以独立或并网的形式准备。布置。利用面临的问题和挑战，来形成相应的政策层面和技术层面的目标1:对建筑能耗进行数据分析，阐明选择建筑领域使用可再生能源的原因目标2:研究建筑领域使用可再生能源的方式，及相应可以减少碳排放的数量目标3:结合德国能源署在中国推广建筑节能的经验，分析研究在中国大规模推广建筑使用可再生能源的挑战和问题，以及建议采取哪些方案解决这些问题面临目标4:提出适宜大规模推广建筑领域

37、可再生能源利用的城市/区域选择标准目标5:以 试 点 城 市 为 例，概 述 为 城 市 大 规 模 推 广 建 筑 领 域 可 再 生 能 源利用形成政策建议和制定措施的工作流程1.4 研究范围和方法本次研究重 点在城镇及周边区域分布式可再生能源利用上，集中式大规模可再生能源生产、并网及远距离输送使用不在本次研究范围内。图3 太 阳 能 光 伏本次研究选择定性和定量分析中国建筑耗能、建筑领域可再生能源利用，并结合德国能源署在建筑节能领域长期的实践经验，形成相应的政策和技术发展建议以及相应的工作框架，以推动建筑领域可再生能源，特别是分布式可再生能源利用在中国大规模推广。（来源：_Mariusz

38、 Niedzwiedzki）4 中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告2.建筑领域可利用的可再生能源种类及其发展潜力 52.3 地热能地热能是通过提取储存在地下岩石或土壤中的能量来发电、供暖和制冷。地热能通常分为三种：浅层地热能：从地表至地下200米深度范围内，储存于水体、土体、岩石中的温度低于25摄氏度，采用热泵技术可提取用于建筑物供热或制冷等的地热资源水热型地热能：储存于天然地下水及其蒸汽中的地热资源干热岩型地热能：不含或仅含少量流体，温度高于180摄氏度，储存在固体岩石中的地热资源适合直接提取利用用于建筑供暖和生活热水加热的，主要指中低温地热能（约10至150），如浅层地热能和

39、中低温水热型地热能。当温度较低，需要通过地源使用将这个深度的热量提高到建筑所需的温度水平。中低温地热能也是区域供暖系统中传统化石燃料热源的理想替代能源热泵的。图4 太阳能集热（来源：_indukas）2.2 风能风能在建筑领域的分布式利用主要是通过在建筑屋顶或建筑群内的空地上设置小型风力发电机组为建筑提供电力，多以独立的形式存在。图6 地热能开采（来源：H.Angers Shne Bohr und Brunnenbaugesellschaft mbH）图5 垂直轴风力发电机（来源：shutterstock-eldeiv_95223898）6 中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告2.

40、建筑领域可利用的可再生能源种类及其发展潜力 72.4 生物质能2.5 可再生能源的发展潜力生物质是指有机来源废弃物。城镇区域可用于能源生产的生物质一般有两类：制在2摄氏度以下的目标情景需要大幅提升可再生能源在一次能源是太阳能和风能。在电力系统中，太阳能光伏发电和风力发电到2050年将承担超过70%的材料，是自然界中生存或生长的物质以及生物和死亡生物的根据2020年4月发布的中国可再生能源展望2019，实现2050年全球气温升温控消费中的比例，特别残留物、副产品的电力生产(国家发展和改革委员会能源研究所，国家可再生能源能源基金会,2020)。和废物，以及中心，英国儿童投资作物残留物、副产品和废物

41、主要是在城市生产和生活的过程中产生的，包括液态粪便、排泄物、垃圾和收获残渣，以及贸易和工业产生的有机废物。能源作物是指以生产能源5 000为目的种植的如玉米、油菜和谷物等作物以及木材和草等速生植物，通常在能源种植园4 500中短期轮作种植。能源作物被加工成沼气、木柴、木屑和颗粒。这些生物质燃料可在火4 0003 5003 0002 5002 0001 5001 000500Ocean力发电厂中转化为热能和电能。GeothermalBio(solid,liquid,gaseous)SolarWindHydroNuclearNatural GasCrude oilCoal-2018 2020 20

42、22 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050图8 在 2摄氏度目标情景下可再生能源在一次能源消费中的比例（来源：中国可再生能源展望2019）在中国明确了2030年二氧化碳排放达峰和2060年碳中和的目标后，根据清华大学气候变化与可持续发展研究院于2020年9月发布的中国低碳转型路径研究结果，中国长期低碳排放路径选择需要从强化政策情景向2C和1.5C目标情景的过渡。实现2060年碳中和需要实施以1.5C目标为导向的长期深度脱碳转型路径(清华大学气候变化与可持续发展研究院,2020)。因此，可再生能

43、源在未来能源结构转型中将肩负更大的责任。图7 生物质锅炉（来源：Rainer Weisflog）8 中国城市大规模推广建筑领域可再生能源利用研究报告2.建筑领域可利用的可再生能源种类及其发展潜力 93 建筑领域可利用的可再生能源方式城镇范围内的建筑用能途径主要包括家用电器、空调、照明、炊事、生活热水以及夏热冬冷地区的冬季供暖。不同类型和功能的建筑，所需电能和热能比例也不相同。可再生能源依据其产能方式可分为可再生能源发电和可再生能源供暖与制冷两种方式。3.1 可再生能源发电建筑领域可再生能源物质发电三种方式。这其中，太阳能光伏是建筑领域可再生能源发电最常见的利用方式。发电主要包括太阳能光伏发电、

44、小型风力发电和生3.1.1 太阳能光伏发电系统原理：光伏系统将太阳辐射功率转化为电能。太阳光照射到嵌在塑料中的太阳能电池上，太阳能电池中的电子在太阳辐射的作用下被提升到更高的能量水平，从而在电池中产生电流，从正极接触到负极接触。串联的电池产生直流电，在逆变器中转化为交流电。产生的电力可以输入公共电网，也可以由用户直接使用。形式：设置在建筑层面上的太阳能光伏发电主要包括两种形式：建筑屋面或外墙上的光伏系统，以及与建筑构件融为一体的光伏建筑一体化系统。设置在建筑屋面其安装和维护都相对简单。光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaics/BIPV）是指使用特殊材料

45、取代标准建筑材料，将其装于屋顶或建筑立面以促进建筑的光电转化效果的集成建筑组件方案，主要包括两类产品：幕墙一体化(如光伏墙/幕墙)和屋顶一体化(如光伏屋面和瓦片)。和外墙上的太阳能光伏系统是最常见的光伏系统形式，发展：过去十年，全球太阳能光伏发电装机容量迅速增加，根据国际可再生能源机构（IRENA）的最新数据，全球光伏发电从2010年的约40千兆瓦增加到2019年的580千兆瓦，其中大部分是公用事业规模的太阳能发电厂(IRENA,3.建筑领域可利用的可再生能源方式 112020)。但在一些国家，如德国，城市内和周围的小规模分布式太阳能光伏系统占主导筑的推广都起到了重 要的示范作用。在这里，学生

46、们既可以学习建筑节能技术的理论知识，又能亲身体验节能、舒适的实际效果。2019年，该项目获得了德国工商会（AHK）颁发的“德国创新节能解决方案在中国建筑领域的典型案例奖”。地位。中国的光伏装机容量近年来一直稳居全球首位，根据国家能源局数据，中国光伏发电从2014至2019年期间累计装机容量持续增长，截止2019年，光伏发电累计装机容量达到20430万千瓦，其中主要为集中式光伏，比例接近70%。分布式光伏虽然占比例较小，但在政策的鼓励下，所占比重 从2016年以来逐年增加。优势与机遇太阳能光伏发电在建筑领域的利用具有很多优势，光伏发电过程产生的二氧化碳与其他温室气体（含氟气体、甲烷、六氟化硫）排

47、放很低，光伏设备的安装对建设环境负面影响小，设备组件也可以集成到现有的建筑和基础设施中，从而缓解城镇空间紧张的问题。光伏设备维护成本低，具有较高的投资安全性。产能的盈余可以输入公共电网，减少城镇能源构中化石一次能源的使用。示范案例：结山东城市建设职业学院被动式低能耗建筑示范项目中国在光伏产业从原材料采购，到生产和市场推广应用都具有完整和成熟的产业链，为建筑领域光伏发电的推广提供了非常有利的条件。光伏补贴政策的转型从长远来看 也可以推动市场的良性发展和结构优化。在光伏建筑一体化的发展领域，2016年住房城乡建设部组织编制及发布的建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划中提出，全国城镇新增太阳能光电建

48、筑应用装机容量1000 万千瓦以上的主要目标，为光伏建筑一体化技术发展提供了广阔的发展空间(住房城乡建设部,2017)。完整的光伏产业链为传统光伏产业向光伏建筑一体化的转型也提供了有力的支持。劣势与挑战光伏系统的产能效果受天气条件、时间和区位位置影响较大，夏季光伏系统产量约占全年总产量的三分之二，冬季光伏产能效果较差，同时城镇范围内用于铺设太阳能光伏系统建筑屋顶空间有限，也限制了光伏发电的进一步发展。此外，分布式小装机容量的光伏设备并网条件尚不完善关产品种类不丰富，市场选择少，商业模式不明确，并且缺乏光伏建筑一体化行业规范，包括设计、施工和验收的规范。，各地审批标准也不统一。在光伏建筑一体化方

49、面，当前相光伏发电在建筑领域的大规模应用还面贴大幅降低，可能会导致企业在短期内以降低成本为目的减少对新技术和产品（如光伏建筑一体化）的研发，其次扩大光伏产能效应的关键因素之一是储能技术，当前储能设备的技术尚不成熟，投资成本较高。此外，光伏电池与蓄电池的生产和处理也可可能对环境造成负面影响。临着不少挑战，首先是政策的转型使光伏补图9 山东城市建设职业学院（来源：德国能源署）山东城市建设职业学院位于济南市东部的教育城彩石片区，历经两年半建设完成总建筑面积达两万平米的大型被动式超低能耗建筑-实验实训中心大楼。3.1.2 小型风力发电系统实验实训中心大楼由南北两个建筑体组成，通过东、西侧的连廊相连。北

50、楼按照中国现行节能标准65节能建造，南楼按照被动式超低能耗建筑标准建造。南楼屋面设置原理：了大面积的光伏和太阳能集热器，并放置空气源热泵机组。太阳能光伏发电提供庭院照风力发电机将气流的动能转化为机械能。风力发电机由转子叶风轮、传动系统、偏明和公共走廊照明。太阳能真空集热管收集太阳能用于建筑供暖，夏季驱动吸收式制冷，每层设置两台带高效热回收的新风机组，以保障室内优良的空气质连的风机盘管送风实现。航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础组成。机。暖通设备方面量，供暖和制冷通过与空气源热泵相形式：本项目的实施，不仅对本校专业教学，而且对山东省以及全国被动式超低能耗建 小型