光伏與綠色建筑1講義

1、屋頂光伏與綠色建筑“百萬屋頂”的故事每個新的產(chǎn)業(yè)，都是從一段故事開始的。比如互聯(lián)網(wǎng)，比爾蓋茲 就是一段傳奇，他創(chuàng)造了微軟。光伏的故事，是從1997年6月，美國總統(tǒng)克林頓向美國國會提交關(guān)于環(huán)境和發(fā)展的報告并制定“百萬太陽 能屋頂計劃”開始的，他提出：截至2010年在100萬個屋頂或建筑 物其他可能的部位安裝太陽能系統(tǒng)。后來這個計劃實際壓根沒有執(zhí) 行。但這個故事打動了世界。中國從那時候開始，在光伏的路上，不 斷編制著自己的故事。2004年，深圳建設(shè)了第一個 MWp級的光伏電站（園博園），號稱中國第一個，采用的是日本和德國的單晶，多 晶電池片。故事后來在：媒體報道：第一年發(fā)90萬度電。基本解決園 博

2、園內(nèi)的夜晚照明中收聲。從 2004年到2014年，10年之中，光伏的故事驚心動魄，海歸施正榮成立尚德新能源，一夜成為中國首富。隨后中國光伏躍居世界第一大生產(chǎn)國。 光伏的新能源應用，如光伏路 燈，光伏電站，一片欣欣向榮。然而故事很快也接近尾聲。人們從故 事中驚醒過來，看見的是血淋林的現(xiàn)實。有個光伏資深界人士，在光伏圈微信上說道：“建筑光伏，危機 四伏”。光伏是什么？是新的發(fā)電技術(shù)。是一個可以通過太陽的光子，產(chǎn) 生電能裝置。光子引發(fā)的電子移動，可以產(chǎn)生多大的能量？目前晶體 硅片是做成0.48V/塊的固體件。陽光輻射強的時候，每塊可產(chǎn)生1-5A的電流。組合成組件：每平米電池，陽光下約可平均為150W

3、P的功率；220V使用，也需有500片以上串聯(lián)。平均下來，每 WP每年約產(chǎn)生1-1.2度電。在建筑屋頂上敷設(shè)光伏；如用它發(fā)電供給家用，60平米的屋頂,占用20平米敷設(shè)光伏電池。平均一年約可發(fā)電3000度電左右。相當于一個家庭的用電量的1/3。如果全部敷設(shè)，基本上可以滿足一個 家庭的用電需求。屋頂光伏，從理論上看上去是一個很好的新能源應用， 但從克林 頓開始，一直沒有停止過各種口號式計劃和實驗式項目， 在實際中不 斷受阻和擱淺。包括一夜成為首富，很快又泡沫撲滅；都給世人以警覺。首先，按照經(jīng)濟效益而言，屋頂資源的占用效率僅為150元/平米年。20年才3000元。是所有建設(shè)者不能不算的帳。其次是逆變

4、將 損耗掉原有發(fā)電的35%。其三，目前12元每wp的分布式光伏投資價格是針對現(xiàn)在國內(nèi)市場上的低劣電池片而言的，能否發(fā)出1度/WP年，取決于采用電池片質(zhì)量。在目前已經(jīng)建設(shè)的屋頂光伏電站中，5年后發(fā)電還能達到理論值70%的,已經(jīng)沒有案例可循。光伏屋頂計劃從來沒有消失過。它不斷被提及，不斷又被市場所 消極，另一原因是光伏產(chǎn)業(yè)其一直以來是被金融推手推出來的產(chǎn)品, 政府的補貼是在金融大量投資光伏產(chǎn)業(yè)后， 沒有找到應用的實際市場不得已而為之的借力。在國際上，日本，德國，美國法國等國家對 光伏的補貼都無例外地源于這個原因。它似乎像一場皇帝新衣的接力 表演，誰都知道，荒誕的劇幕已經(jīng)拉開，誰也不會說穿他。199

5、8年10月德國政府提出了十萬屋頂計劃。規(guī)定，太陽能電站在公共電網(wǎng)中每發(fā)1KW時電，由政府補貼0.574歐分（相當于人民 幣5.74元），德國電價是0.1歐元/度，而電力公司回購太陽能發(fā)電 的價格是0.5歐元/度，到2004年，德國完成了 10萬個太陽能屋頂。隨之補貼取消。日本政府截至2010年安裝了 5000MW屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，并通過政策之力帶動國內(nèi)光伏發(fā)電市場的成長。 其在1994年-2003年間成 功實施一輪補貼，促使2004年日本光伏業(yè)累計安裝量達1100兆瓦, 成為當時全球光伏容量最大的國家。 但現(xiàn)在對于光伏項目日本早已經(jīng) 不再補貼。2003年，英國政府宣布將投入 400萬英鎊資助十

6、八個用于公共建筑物的太陽能屋頂計劃。這十八個計劃分別位于英格蘭、威爾士、 蘇格蘭和北愛爾蘭，其中包括學校、藝術(shù)館和體育中心。這些計劃是 經(jīng)過投標而競設(shè)的。本來，其標的僅是300萬英鎊。但計劃的內(nèi)容使 政府部門尤感興趣，很受鼓舞，因而加追了一百萬英鎊的投入。如今，這些補貼，在發(fā)達國家都已經(jīng)逐步取消。而且這些產(chǎn)生補貼的國家都是人均收入達到 2萬美金的國家。而中國，目前的人均收入約2000多美金。中國的屋頂資源是稀缺的，尤其在城市建設(shè)中，屋頂資源也是非 常稀缺和昂貴的。因此如果利用民用建筑的免費屋頂來實現(xiàn)新能源應 用，中國不會經(jīng)歷像德國，日本那樣長的時間。從現(xiàn)在不斷變化的國 家補貼政策來判斷，屋頂光

7、伏如果繼續(xù)采用這種簡單的逆變并網(wǎng)技術(shù) 模式，一定很快就走到了盡頭。分布式光伏和綠色建筑關(guān)系其實，中國屋頂光伏在10年中，已經(jīng)安裝了很多的電站，消化了大批的光伏組件。但是至今沒有一個用了5年以上還在正常發(fā)電（按照可行性報告寫的那樣發(fā)電）。包括深圳的園博園，2005年為當時中國最大的屋頂電站。2009年安裝的住建部建筑的屋頂電站,曾經(jīng)是很多光伏企業(yè)免費也要安裝的示范項目。但是2015年，在檢查這些光伏項目的時候，分布式電站，大都壽終正寢。新一輪的光伏建設(shè)在興起。是光伏電站從敦煌轉(zhuǎn)向屋頂。大批的 央企，都紛紛找屋頂資源，安裝光伏電站。但是，屋頂?shù)姆植际?，?是新鮮的項目，地產(chǎn)商早有過很多失敗案例，但

8、是這些案例并沒有引 起地產(chǎn)商的教訓和借鑒。他們?nèi)匀贿€在繼續(xù)為了達到綠色建筑標準,“前赴后繼”。希望能以最低的投入（不用考慮回報）。完成綠色標 準，上市銷售。2014年底年，國家住建部頒布了 GB/T50378-2014 新綠建評價 標準：如下:5- X 16根據(jù)當?shù)貧夂蚝妥匀毁Y源條件，合理利用可再生能源, 評價總分值為10分，按表5, 2, 16的規(guī)則評分.由町再生能源提供的電臺比例5%14L5%Re20%1p152.D%R,2. 5%G2.5%丟尺土0%7M0%卜10可再生能源中，太陽能是主要能源。其中包括光熱和光伏。光熱，目 前還沒有發(fā)展到發(fā)電階段；僅是采用熱水器，屬于替換。熱水項目在 建

9、設(shè)和使用上一直存在很多問題。2014年底，深圳住建局取消了原 來12層建筑熱水系統(tǒng)的硬性規(guī)定，而是改為：按原規(guī)定應安裝太陽 能熱水系統(tǒng)的十二層以上高層住宅項目，可通過安裝太陽能光伏系統(tǒng) 替代太陽能熱水系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)的裝機容量應滿足全部地下車庫照明 需求；實行替代的項目，不需報建設(shè)行政主管部門審核，但應按建設(shè)程序辦理設(shè)計變更和重新報送施工圖審查（深建節(jié)能2014101號）結(jié)合國家評綠標準，一星標準新能源應用達到6分。新能源應用量需要達到2%。如達到10分需要達到4%。民用地產(chǎn)項目中2% 是個什么概念呢？以我公司最近所接一個項目為例： 該項目設(shè)計的總 功率年用電量為900萬度電。按照2%的最低標準

10、，需要有代表綠色 建筑的新能源應用標準為18萬度電/年，按照廣州地區(qū)陽光輻射強度。如采用光伏分布式，應設(shè)計為18萬度新能源應用:900 萬 X 2%18萬度。1、屋頂光伏逆變分布式電站成本和收益:(1) A級單晶硅15萬WP(或多晶硅18萬WP )直接投資216萬元。(15萬X 12元/WP)(2) 間接成本，需占用屋頂面積，約1200平米;按現(xiàn)在房價的50% (按照1萬元/平米)計算:1200 x 1 萬 /rf1200萬元。光伏維護成本0.1元/wp年；每年1.8萬元。(4)國家補貼7.56萬元(現(xiàn)有政策：0.42元/度:18X 0.42=7.56萬元)(5)每年發(fā)電18萬度，按1元/度，

11、每年收入18萬元?？偨Y(jié)：以10年為計:總投入成本：216 + 1200 +1.8x10 = 1434萬元總收入：(7.57+18) X 10255.6萬元。實際凈投入為：1434 - 255.6 = 1178萬元;2、采用PV-LED技術(shù)產(chǎn)品。(1)如達到新能源替換18萬度電力，可采用PV-LED技術(shù)由于采用直流技術(shù)，所發(fā)電力直接給 LED提供照明，以新能源應用替換傳統(tǒng)能源應用。替換18萬度電只需在1.2萬平米的地下車庫照 明項中采用PV-LED產(chǎn)品即可實現(xiàn)。【地下車庫照明功率密度為 2W /平米。1.2萬平米的地下車庫照明 年用電量為18.9萬度(2 X 365 X 24 X1.2 X90%

12、);其中90%位光伏發(fā)電，10%位市電保護補充】(2)1.2萬平米的地下車庫照明采用 PV-LED總投資約為120萬元。(含可控制的LED照片燈具，以及光伏蓄能等設(shè)備)(3)采用pv-led技術(shù)，1.2萬平米只需占用屋頂面積150平米。是光伏分布式電站規(guī)模的1/8；(約合150萬元)。(4)每年節(jié)約電費18.9萬元。10年節(jié)約189萬元(同樣按照1元 /度計算)。(5) pv-led項目的維護成本相對于傳統(tǒng)照明增加每平米1.5元.(包括所有設(shè)備)計為“1.5 X 1.2 x 10 = 18萬元?？偨Y(jié)：以10年計:總投入成本:120 + 150 +18 萬 =288 萬元總收入18.9x1018

13、9萬元凈投入99萬元。3、兩種技術(shù)優(yōu)劣比較，顯而易見:(1)分布式占用屋頂面積是光伏應用成本的最大部分。實際成本是光伏投資的5倍。Pv-led技術(shù)是新能源應用替換，占用屋頂面積只約為分布式的1/8。(2)光伏分布式總投資為216萬元。PV-LED總投資為120萬元,(3) 光伏分布式每年可有政府補貼 7.56萬元。Pv-led采用智能LED照明，減少另外投資綠色照明的費用。(地庫智能照明每平米至少需增加投資20元：1.2 x 20 =24萬(4)光伏分布式不僅占用大量屋頂面積， 技術(shù)上采用串聯(lián)高壓傳 輸；存在安全隱患。Pv-led米用低壓直流技術(shù)。安全穩(wěn)定，免維護；獨立系統(tǒng)，兼做應急照明。(4

14、) 分布式項目案例5年以上還在正常發(fā)電的，國內(nèi)沒有見報道，而大量都是報廢的項目。PV-LED住建部的項目，2009年建設(shè)，住建部于2015年3月給予評語，要求對項目技術(shù)予以推廣。PV-LED在住建部，國管局，深圳市民中心以及地產(chǎn)等項目中應用，每項目均稱為綠建示范。分布式和PV-LED項目的選擇破題有些地產(chǎn)商為何選擇分布式而不采用 PV-LED，如何破題: 1、分布式和PV-LED的不同是：分布式的電站規(guī)模往往是 PV-LED的數(shù)倍。PV-LED能夠替換新能源的方式，是按照地下車庫照明的標 準來設(shè)定的。如果單純的理解深圳住建局“光伏安裝規(guī)模滿足地下車 庫照明用電”已經(jīng)包含了地下車庫照明的功率設(shè)計

15、規(guī)范。 因此對于采 用了交流狀態(tài)下的智能LED照明，也有相應的功率配置。照明采用 了智能控制，自然減少了電力消耗，但是同時也會增加投資費用，也 會增加智能耗電。Pv-led是直流應用，是在光伏應用中的一攬子解決的方案，包含了光伏發(fā)電。智能照明控制。首先是通過直流應用，減少了逆變損耗。在系統(tǒng)中 逆變損耗約為35% （屬于系統(tǒng)的損耗）；電器的整流損耗15%。提高了 1倍的效率。其次是，通過智能控制，減少了功率配置。再次減少損耗50%以上。對于交流情況下的智能控制，由于控制器在 交流情況下也需要耗電，這部分往往被忽視，在實際中，交流狀況下 的功率控制節(jié)能效率遠低于 P V-LED。尤其是采用紅外熱釋

16、的照明控制，節(jié)能同控制耗能，幾乎相沖。這很容易被建設(shè)者忽視。2、國家和社會對光伏應用的政策傾斜，鼓勵電站安裝。財政予以補貼。誤以為這是一項成熟的項目。然而早就有學者提出，光伏電 站華而不實，光伏在生產(chǎn)期內(nèi)耗電是其壽命期內(nèi)發(fā)電的 90%等。光伏分布式應用，采用逆變交流應用，一定不會成為新能源應用的主流技 術(shù)模式。只可能是曇花一現(xiàn)。但是屋頂光伏，作為能源的拾遺補缺, 在任何時候都會有很大發(fā)展空間。所以，光伏走直流低壓路線，是正 確的和高效的。3、分布式安裝簡單，相應價格也很低。光伏是假設(shè)壽命20年（德國的電池確有壽命達到20多年仍在使用）。但是，影響光伏的不是電池的壽命，是電池的效率。陽光中，有效的光子能量只有30%多。光伏的效率即使在20%以上，也還要受到季節(jié)和陽光變化的影響。 屋頂資源用以效率很低的分布式應用，得不償失