隆基新能源總經理陳鵬飛就《能源高質量發展下的光伏建筑一體化新趨勢》進行了以下分享:
我今天的分享將從三張圖片開始,相信大家對這三臺機器并不陌生,他們分別是世界上第一臺蒸汽機,第一臺內燃機和第一臺發電機。這三項偉大的發明分別催生了人類歷史上最偉大的兩次工業革命,推動了社會、文化、政治、經濟等各方面的巨大進步。
在兩次社會進步的背后,我們都可以看到一雙看不見的手——能源。第一次工業革命,使煤炭取代薪柴成為了人類的主要能源,而第二次能源革命則直接催生了“電氣時代”的到來和石油化工行業的快速發展,也正是通過這兩次工業革命,確立了以化石能源為主體的能源結構,并一直沿用至今。
在化石能源成為主力能源的 200 多年里,幫助人類創造了空前的文明,但同時也帶來了巨大的碳排放。觀察人類的碳排放紀錄,我們可以驚訝的發現,在工業革命前,人類用了近 6000 年時間使二氧化碳排放量從 200ppm 增長到了 280ppm,平均每年增長不到 0.013ppm。但工業革命后,地球二氧化碳排放數量以每年 2ppm 的速度一路飆升,如今已是 410ppm;相較于工業革命前,平均年二氧化碳排放增長量飆升了 150 余倍。而隨著二氧化碳排放量同時上升的還有地球溫度,這就是過度碳排放的最嚴重后遺癥——氣候變暖氣候變暖帶來海平面上升、極端天氣增加、物種滅絕等一系列環境問題,并直接威脅到人類的生存。
能源是經濟社會發展的重要基礎,發展往往意味著更多的能源需求與消耗,在以化石能源為主導的能源結構下,經濟發展與環境保護之間就形成了對立。“既要綠水青山,也要金山銀山。寧要綠水青山,不要金山銀山,綠水青山就是金山銀山”的兩山論也為平衡經濟發展和環境保護間的關系給出了答案。在經濟發展的新常態下,要從根本上緩解經濟發展與資源環境之間的矛盾,不能依靠單純的減少能源消耗,而是提升清潔能源在現有能源結構中的占比。也正是在這樣的自然觀指引下,以清潔低碳為方向、加快能源轉型升級、實現能源高質量發展也成為了我國未來能源轉型的核心思路。這也是落實“兩山論”、實現“能源高質量發展”的具體措施和最有效方式。 近年來,隨著技術進步帶來的成本下降,光伏已經成為最具經濟性的清潔能源類型。光伏發電也延伸出了更多的應用場景。 其中建筑和光伏的結合則是前景最廣闊、想象空間最大的應用場景。光伏與建筑的結合也并不是新鮮事,在傳統的分布式光伏項目中,很大一部分都是在建筑屋頂、屋面直接安裝光伏組件,通過附加的方式使建筑具備發電功能,這種形式我們稱之為 BAPV,這也是最常見的光伏建筑集成形式。而另一種形式則是將光伏發電供能與建筑材料相結合,制造出具備光伏發電能力一體化建材,使建材具備發電能力,我們將這種形式稱之為 BIPV,也就是建筑光伏一體化。
BIPV 的概念由來已久。相較 BAPV 模式,作為難度更高的“跨界”領域,由于缺乏成熟、可靠的 BIPV 產品和技術解決路線,BIPV 遺憾的錯過了中國光伏發展的第一個黃金期,并沒有在光伏產業迅速發展的機遇中獲得突破。當然困擾 BIPV 發展的不僅是外部市場機遇,更重要的是 BIPV 本身的一些痛點:
首先,是在防水、防火、抗風揭、表面荷載等建材性能上表現不佳。BIPV 產品首先必須是一款合格的建材產品,因此必須具有可靠的建材性能。但目前很多市售 BIPV 產品甚至連基礎的建材性能都不具備,這也導致 BIPV 在市場上留下了“花拳繡腿”的第一印象,很難有用戶為其買單。
其次,是發電性能不佳,光伏發電是一項需要技術累積的產業,高效發電也是建立在完善的技術儲備之上的。目前很多市售 BIPV 產品并不具備先進、高效的光伏發電技術,因此造成大多數 BIPV產品的發電性能較差,無法通過高效發電為業主提供更多增值,也就無法建立與傳統建材的競爭力。
第三,用戶體驗差,目前市售產品普遍存在易積灰、維護難度大、不可踩踏、散熱效果差等長期存在的痛點,為業主的正常使用、維護帶來諸多不便,用戶體驗不佳也直接導致了市場的低迷。
第四,品牌可靠度弱,BIPV 廣闊的市場前景也引發了眾多廠商的一擁而上,市場競爭魚龍混雜,部分小廠商產品質量堪憂,發電功率、使用壽命乃至基本的安全性都得不到保障。這些小廠商、小品牌也無法為用戶帶來可靠的品質和售后保障,更無法獲得用戶的信任。即使 BIPV 多年來一直處于不溫不火的狀態,但我們仍然認為它一定是解決建筑碳排問題的必由之路。做出這樣的判斷主要是基于以下考慮:第一,可以實現資源的高效利用。太陽能與我們過去所認知的所有能源類型都有所不同,他是將陽光輻照的能量直接進行轉化,具有簡便易得、取之不盡用之不竭的特點。目前太陽能照射地球一天的能量就足夠人類使用 25 年。且太陽光照資源分布均衡,有陽光的地方就可以使用光伏發電,目前中國每年建筑竣工面積達到 40 億平方米,僅 5%的面積安裝 BIPV 就可以達到 20GW 的裝機量,發電量接近一個三峽工程。第二, 是解決建筑碳排的最佳途徑。根據 IEA 的研究報告顯示,目前建筑碳排放總量占到了全球碳排總量的 30%以上,解決了建筑的碳排問題也是解決目前碳排問題的重要一環。通過建筑和光伏相結合,就可以利用建筑自己發出的清潔電力解決建筑自身的供能問題和碳排問題,在這樣的模式之下,每建設 1MW 的 BIPV 項目就相當于減少碳排 1000 多噸。第三, 是企業高耗能的有效解決方案。光伏能源可以優化企業耗能結構,讓企業使用清潔能源生產,一方面減少企業的能源成本支出,另一方面更高比例的清潔能源使用對于企業取得各類環保、綠色生產方面認證也具有促進作用。更是企業積極履行社會責任的重要體現。 第四, 可以賦予建材更多價值,BIPV 產品是建材功能化的進一步延伸,是建筑建材與光伏發電的完美結合。在建筑的建材供能、裝飾功能外使建材具備發電功能。也正是基于這些優勢和特性,全球各國近年來都推出了關于支持綠色建筑發展的政策法規,就在不久前的 7 月 24 日,國家住建部、發改委、教育部、工信部、人民銀行、國保局、銀保監會等 7 部門共同發布了《關于印發綠色建筑創建行動方案的通知》。明確了“到 2022 年,當年城鎮新建筑中綠色建筑面積占比達到 70%”的目標,提出了“提升建筑能效水平”、“推廣裝配化建造方式”、“推動綠色建材應用”等主要任務。在七部委聯合創建通知下發后,全國多地紛紛推出了各自創建綠色建筑行動方案。就在兩周前的 8 月 28 日,住建部、教育部、科技部、工信部、自然資源部、生態環境部、人民銀行、市場監督管理總局、銀保監委員會等 9 部委再次聯合發布《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》,從加強系統化集成設計、優化構件和部品部件生產、推動精益化施工、加快信息技術融合發展、加大金融扶持等方面再次對新型建筑工業化提供了強有力的政策支持。也正是因為隆基對于綠色建筑、新型建筑工業化、裝配式建筑等領域發展方向的準確把握。隆基新能源在歷經兩年的潛心研發后,在上個月面向市場發布了一款具有劃時代意義的 BIPV 產品-隆頂。這是一款針對工商業界建筑屋頂的“裝配式 BIPV”產品,裝配式 BIPV 也是由隆基率先提出并投入市場的一個全新品類。隆頂裝配式 BIPV 借鑒了裝配式建筑的概念,將工廠加工好的標準化構建運輸到施工現場進行裝配式一體化安裝。同時在項目設計、施工中采用了大量智能化理念,隆頂可以根據建筑特點實現高度定制,與建筑的適配性、貼合性更強,一體化程度更高。我們的隆頂-裝配式 BIPV 產品是一個完整的裝配式光伏建材系統,主要由五個部分構成。最上層為光伏系統層,主要為專門定制的單晶光伏組件,這是發電的主體;第二層為金屬屋面層,主要為專利設計的壓型彩鋼瓦板材,這是屋頂的屋面部分,起到防護和連接發電組件的功能;在金屬屋面下面為可滑移的隱形支座,起到支撐的作用,并可以根據具體的需求靈活調節間距;第四層為保溫層,主要由保溫棉填充而成。主要作用就是保溫隔熱,調節建筑內部的溫濕度環境,提升空間的舒適感;最下面為檁條,起到堅固結構、承托屋頂的重要職能。檁條與底下的建筑基礎面承接,是整個隆頂系統的最底層構件。這里我重點講解一下這個系統中最為大家關注的光伏系統層。在這一部分我們選用了了自主研發的 2+2mm 的雙玻無框專用組件。在外形方面,單體版型長為 2.089 米,寬為 0.698 米,厚度為 5 毫米。這種較之傳統組件更窄,更長的設計我們稱之為通長版型,這不僅更符合屋頂建設的需要,而且防雨防水性能也會更佳。在結構連接方面,隆頂通過隆基自主研發的結構膠與特質瓦型的金屬屋頂板材強力結合,形成組件與板材一體化集成。屋面板材主要為專利設計的壓型彩鋼瓦板材,這是屋頂的屋面部分,起到防護和連接發電組件的功能。而結構膠是實現組件與板材高度集成的關鍵所在,這種集成方式在現代建筑領域已經被廣泛應用,其可靠性也得到了充分驗證。下面我也將詳細為大家介紹一下隆頂產品的具體特點。之前我們也說過,可靠建材是 BIPV 的基本屬性。我們認為,BIPV 屋面系統首先是一個屋頂,其次才是一個光伏發電系統,因此,隆頂從研發之初便確定了要做一個優秀的建材產品。
首先,防水性能是一個屋頂最重要的指標之一。
尤其是在多雨的夏季,一個防水性能優異的屋頂可以很好的保護建筑內部的空間,防止雨水滲透。隆頂在提升防水性能方面有“四把鎖”:
1、采取 360 度直立鎖邊,隔絕雨水的第一道索,防水簡單可靠。
2、丁基密封填充鎖邊間隙,讓雨水沒有滲透的空間。
3、通長版型設計,豎向無縫搭接,讓雨水無所適從。
4、可滑移系統實現動態密封,再“狡猾”的雨水也無所遁形。
有了這四把鎖,屋頂的防水性能大大提升,讓 BIPV 屋頂從此再無滲水漏水之憂。
其次,隆頂在防火性能上也有四道“防火墻”:
1、配備自動關斷設備,一旦遇到火勢則自動切斷設備運行,防止火勢進一步擴大。
2、產品表面雙層鋼化玻璃,耐火性和隔熱性俱佳,給屋面強有力的保護。
3、底部采用不可燃鍍鋁鋅鋼板,不易燃燒,給建筑內部筑起最可靠的一道防火墻。
4、整體構件經過我國權威消防鑒定機構-天津消防研究所鑒定,防火等級為 A 級不燃(GB8624)。
第三,就是更強的抗風揭性能。
隆頂采用一體化結構設計,使用雙層2毫米鋼化玻璃,板間通過互鎖形成完整的鋼膜結構,產品結構十分牢固。經測試,整體通過 2400Pa 的風載荷實驗,相當于最低可抗 12 級大風,同時正面載荷 5400Pa 以上。
在建材性能之外,超高的發電能力也是隆頂產品的顯著特點之一。這主要體現在四個方面:
第一,隆基單晶技術加持:作為隆基出品,由于全面采用全球轉換效率最高的隆基 HI-MO 單晶發電技術,組件轉換效率高達 20.57%,比其他 BIPV 產品發電效能更高,是一座真正的光伏電站。
第二,自然散熱特性:隆頂采用專利瓦型設計,組件與鋼板之間設有通風散熱通道,這保證組件的工作溫度比其他 BIPV 產品低 10 攝氏度左右,可增加發電 4%,同時也能降低室內的空調能耗。
第三,0邊框:由于隆頂組件采取無邊框設計,灰塵不易在組件邊緣堆積,這樣便能減少積灰引起的發電量損失,同時也能減緩組件的老化速度,降低組件的功率衰減。
第四,可踩踏:由于隆頂產品承載力強,擁有可踩踏的特性,運維人員可以直接在組件上行走,所以無需設置運維通道,這樣便大大提高了屋頂的利用率,經測算,隆頂整體可增加 10%左右的裝機容量。裝機容量的增加也提升了整體的發電量。
品質耐用是隆頂產品的第三大重要特性。
由于隆頂采用的是一體化設計,因此所有構件都等壽命設計,最長可使用 30 年。這里的關鍵在于 30 年是一般光伏組件的線性輸出質保壽命,我們通過優化設計和各部件間的集成優勢,將隆頂所有部件做到了和組件壽命同樣的 30 年,大大延長了普通彩鋼屋頂 10-15 年的使用壽命,為業主避免了中途更換屋頂的困擾。30 年線性功率輸出質保,10 年產品工儀質量質保也讓隆頂的使用更為省心。
隆定產品的第四個特點就是 BIM 系統的引入。
隆基新能源專為隆頂產品系統開發了專屬的 BIM 一體化智能建造系統,該 BIM 系統集成了項目管理、物料管理、施工監控等功能,可實現精細化施工、精準化管理,讓每一個隆頂屋頂都成為精品工程。每一個構件在 BIM 系統中都有專屬記錄軌跡,都可以追根溯源從而實現精細化維護。作為一款具有劃時代意義的產品,在隆頂背后也是隆基新能源強大研發實力的體現。我們始終認為,要做出一款好的 BIPV 產品,必須體現出對建筑本身的尊重,讓建筑與光伏相互致敬。這也是隆頂產品的研發思路,為此我們組建了近百人的研發團隊,成員來自建筑、建材、電氣、鋼構、光伏等多個領域,他們在各自領域也都擁有豐富的研發經驗和技術積累。也正是在這些不同領域人才的通力配合下,我們才看到了這款具備業界領先性能的 BIPV 產品,截止目前,隆頂產品已經申報了各類專利 73 項。
在分享的最后,我也想向大家介紹一下我們的母公司隆基股份和我所帶領的團隊-隆基新能源,隆基股份是全球領先的太陽能科技公司。在光伏領域,隆基專注單晶科技 20 年,歷經半導體時代、硅片時代和太陽能科技公司時代三個階段的發展,目前已經成為全球市值最高的光伏企業。我所帶領的隆基新能源是隆基股份全資子公司,主要專注于光伏應用場景開發,致力于為客戶提供一站式的“光伏+”解決方案。業務領域主要包括:分布式光伏電站、BIPV 產品、離微網系統等,主要的業務模式有項目咨詢、項目開發、EPC 總包、合同能源管理和電站運維等方面。未來我們也將持續為全球客戶提供更優質的產品和服務。我的分享就到了這,不盡之處還請各位領導、專家批評指正,謝謝大家!