精彩導讀
作為建築與節能有機結合的形式之一，光伏建築一體化(BIPV)正在從概念走向現實。越來越多的人意識到，將光伏組件與建築材料融於一體，會為光伏產業和建築行業帶來共贏，並將引領城市綠色發展。
日前，由國家能源集團牽頭實施的銅銦鎵硒薄膜光伏建築一體化(CIGS-BIPV)技術與應用研究取得重大突破。該科技創新項目在世界上首次高度集成了銅銦鎵硒薄膜光伏建築一體化裝配技術、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統、智能樓控系統、自動化控制系統、大數據、雲平臺等多項技術，將銅銦鎵硒光伏技術與建築工程深度融合，實現了真正意義上的光伏建築一體化，讓城市建築由能源消耗者向能源生產者轉變。
從“初級版”到“高級版”
光伏建築真正實現一體化
根據國家住建部有關數據，我國建築能耗約佔全社會總能耗的30%。作為建築節能重要的應用形式，光伏建築一體化具有綠色節能、減少碳排放，提升建築美學、替代部分建築材料、降低建築物造價、提高用電效率、節約土地資源、減少大氣和固廢汙染、保護生態環境等優勢。
但是當前的光伏建築一體化項目尚為“初級版”，大多是將太陽能光伏組件以光伏幕牆形式安裝於建築物外立面，並未將光伏組件作為建築物整體的一部分有機地集成進建築物中，沒有有效結合被動式設計與主動式設計以及利用系統集成的觀念，建築物的自動化系統也基本未能有效運行。
在技術的革新中，功率衰減少、壽命週期長、弱光發電性能好以及外觀一致性好的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池進入了人們的視野。“近年來，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的研究與產業化進展迅速，轉換效率不斷刷新世界紀錄，當前實驗室最高轉換效率紀錄已達到22.9%。”國家能源集團綠色能源與建築研究中心湯洋博士向記者介紹說。
銅銦鎵硒薄膜光伏建築一體化（CIGS-BIPV）依託銅銦鎵硒（CIGS）薄膜光伏組件產品優勢，高度集成多項先進技術，將銅銦鎵硒光伏技術與建築工程深度融合。該技術將集成了銅銦鎵硒薄膜光伏組件的建築物作為一個整體來設計施工，讓光伏組件成為建築物不可分割的一部分———比如一堵牆，既起到遮風擋雨、保溫隔熱、承重等建築功能，又成為最具發展空間的分佈式能源形式。
在此基礎上，該技術對被動設計和主動太陽能系統進行優化，優化控制供熱、通風、空氣調節，對自然採光、光伏發電、光熱利用、直流供電、智能微電網、自動化系統進行全面集成，對建築物的設計與運行進行完整集成與優化，保證建築物的各項舒適性指標，做到真正意義上的光伏建築一體化，可被視為光伏建築一體化的“高級版”。
“五位一體”引領創新能源
與建築發生深刻變革
為了有效抓住銅銦鎵硒薄膜太陽能電池產業爆發前的戰略機遇期，讓銅銦鎵硒薄膜太陽能電池產業儘快在國內落地生根、開花結果，實現大規模商業化普及應用，國家能源集團於2017年將銅銦鎵硒薄膜太陽能發電產業作為企業戰略性新興發展產業，並啟動了銅銦鎵硒薄膜光伏建築一體化項目。
“銅銦鎵硒薄膜太陽能發電的效率有較大的提升空間，成本會逐步降低，同時，其在光伏建築一體化的應用上具有無可替代性。”國家能源集團總經理、中國工程院院士凌文對記者表示。
目前，國家能源集團已構建完成CIGS薄膜太陽能發電技術研發、高端裝備製造、高效組件生產、大規模地面電站、光伏建築一體化的“五位一體”發展創新平臺體系，形成了完整的技術和產業戰略佈局。
為了解決CIGS薄膜太陽能發電技術與建築一體化在國產化和市場推廣中面臨的電力技術、建築結構設計、工程項目實施、標準規範、綜合成本等一系列問題，國家能源集團還承擔了國家住建部“CIGS太陽能薄膜發電技術在光伏建築一體化中的應用研究”課題和多個示範項目的研發任務。
與此同時，國家能源集團對課題研究任務進行分解，下設了CIGS建築一體化組件研究等10個子課題。在北京、江蘇、廣東、海南、四川等省市落地的6個實體示範項目，也將於今年下半年到明年上半年陸續完工，形成系統完整的子課題族和示範項目群。
可以預見，銅銦鎵硒薄膜光伏建築一體化（CIGS-BIPV）在建築行業的廣泛推廣應用，將會產生巨大的社會效益和經濟效益，也將帶來一場能源與建築的深刻變革。在能源領域，將推動分佈式綠色清潔能源的普及使用，讓建築由能源消耗者轉變為能源生產者，使城市由能源消費型城市向能源生產型城市轉變；在建築領域，將逐步轉變建築發展方向，使綠色、清潔、裝配一體的觀念深入人心，重構城市肌理與城市氣質，增加城市的豐富度與多樣性。
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