在眾多可再生能源發(fā)電技術(shù)中，光伏發(fā)電是最具備普適性、分布式的發(fā)電技術(shù)，也是最值得期待的一項能源革命技術(shù)。但傳統常規光伏一般與建筑是分離的，無(wú)法實(shí)現與建筑的高度結合，更無(wú)法實(shí)現與建材的結合和替代?，F行光伏組串技術(shù)路線(xiàn)大多以20余塊組件為主，組成一個(gè)串，形成1000V，1500V級的直流高壓線(xiàn)路進(jìn)入直流匯流箱，再進(jìn)入集中式逆變器或組串式逆變器。在一個(gè)組串過(guò)程中，各組件電壓進(jìn)行疊加，形成一個(gè)疊加的直流側高電壓。為降低組串過(guò)程損失，避免木桶短板效應，因此要求每個(gè)組串內組件的工況（發(fā)電運行工作參數）盡可能保證一致性。地面光伏電站應該進(jìn)行場(chǎng)地平整，讓每一個(gè)組串的組件盡可能安裝在一個(gè)支架陣列中，同時(shí)，務(wù)必做好日常維護，檢查熱斑，組串電流偏差，進(jìn)行灰塵清理，以盡量保證組串內組件工況的一致性。
但分布式發(fā)電應用場(chǎng)景，存在更多的不確定性，加上難以維護清掃積灰，組串內各組件工況的一致性難以保證，因而會(huì )放大地面電站運行中存在的孤立或小概率事件發(fā)生。而建筑光伏一體化BIPV (Building Integrated Photovoltaics) 是應用太陽(yáng)能發(fā)電的一種新概念：在建筑維護結構外表面結合建筑材料形成光伏與建筑的結合，光伏發(fā)電提供電力。目前，在新建建筑中系統集成綠色智能發(fā)電系統建筑，已成為各國的共識，也是建筑發(fā)展的趨勢。建材型光伏，讓光伏融入設計、融入建材，融入建設，成為建筑基本功能的一部分。根據這一設想，建材化的光伏產(chǎn)業(yè)到底有多大呢？是個(gè)小眾市場(chǎng)還是未來(lái)的主流市場(chǎng)呢？我們從現行組件組串技術(shù)應用于屋面分布式發(fā)電的主要技術(shù)痛點(diǎn)說(shuō)起。
常規光伏技術(shù)應用于屋頂發(fā)電的技術(shù)痛點(diǎn):
1、熱斑效應：一串聯(lián)支路的電池組中任意電池如被遮蔽，將被當作負載消耗其他有光照的太陽(yáng)電池組所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽(yáng)電池組件此時(shí)會(huì )發(fā)熱。這種效應能?chē)乐氐钠茐奶?yáng)電池，直接導致失效或著(zhù)火燃燒。傳統光伏組件技術(shù)的結構設計存在這樣的天然缺陷。
光伏高壓直流拉弧試驗視頻記錄，大約到100V直流電壓時(shí)，電弧變成破壞性的拉弧火焰。
3、高壓直流拉?。簜鹘y光伏組件采用串聯(lián)方式連接，形成直流側高壓，目前采用1000V,1500V二個(gè)電壓等級。該電壓在分布式發(fā)電應用場(chǎng)景之中，人與光伏板接觸緊密，從而對人類(lèi)活動(dòng)構成極大的安全威脅。高壓直流也容易拉弧引發(fā)火災，該因素約占屋頂分布式光伏發(fā)電火災因素的45%。
4、耐候性問(wèn)題：傳統光伏組件背面為有機材料在屋頂高溫高濕度的環(huán)境下，耐候性能大大降低，使用壽命低于地面電站場(chǎng)景。
5、獨立運行問(wèn)題：傳統光伏組件采用串聯(lián)方式連接，導致各光伏組件不能獨立運行，一旦其中一個(gè)組件出現問(wèn)題，串內的能量會(huì )聚集到問(wèn)題組件，極易造成火災風(fēng)險。
6、消防問(wèn)題：傳統光伏組件產(chǎn)品的背面為有機材料或玻璃，均無(wú)法達到建筑防火A2級要求；BIPV產(chǎn)品內側必須是防火耐燃材料，確保符合消防標準。
7、承重問(wèn)題：傳統的組件產(chǎn)品的結構力學(xué)設計，只能保證一定風(fēng)壓力，從來(lái)沒(méi)有考慮過(guò)人在組件面上的活動(dòng)。但BIPV產(chǎn)品作為建筑材料，必須考慮人在上面的行走活動(dòng)。
8、隱裂風(fēng)險：隱裂就是一些肉眼不可見(jiàn)的細微破裂，晶硅電池片由于其自身晶體結構的特性，很容易破裂，隱裂可以說(shuō)是一種較為常見(jiàn)的電池片自身缺陷。會(huì )導致電池片部分乃至整片失效。傳統產(chǎn)品因為未考慮人類(lèi)在組件表面的活動(dòng)，因此對隱裂問(wèn)題是沒(méi)有設計控制措施的。BIPV因為受人類(lèi)日?；顒?dòng)影響，采用晶硅電池的BIPV必須考慮隱裂帶來(lái)的風(fēng)險。
9、電氣安全：BIPV產(chǎn)品作為建筑材料，其應用場(chǎng)景大大有別于傳統組件產(chǎn)品，作為建筑材料已經(jīng)與人類(lèi)生活緊密相連，密不可分，電氣的安全性成為重大的考量。任何高于人類(lèi)需求的安全電壓的BIPV產(chǎn)品都會(huì )給人類(lèi)生活安全構成威脅。真正的BIPV產(chǎn)品首先要在電氣電壓安全方面做好徹底的防范保證。安全低壓產(chǎn)品無(wú)疑是最佳解決方案。
10、建筑通用性：BIPV產(chǎn)品作為建筑材料產(chǎn)品，應該與既有建筑維護結果充分的銜接，盡量通用一致以實(shí)現既有建筑的大規模使用。上述問(wèn)題惡化后導致組件失效，甚至著(zhù)火燃燒。這也就不難解釋屋面光伏發(fā)電著(zhù)火概率遠遠大于地面電站的原因。上述缺陷也是導致過(guò)去30多年來(lái)，建筑光伏一體化（BIPV）產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直止步不前的根本原因，市場(chǎng)急需創(chuàng )新產(chǎn)品和解決方案出現。
建材化的光伏材料（第二代BIPV）：潛力巨大的產(chǎn)業(yè)
其實(shí)人類(lèi)如果可以全面的做到在建筑物和構筑物屋頂大面積的光伏發(fā)電，加上儲能技術(shù)的應用，完全可以實(shí)現電力的平穩和高質(zhì)量輸出，大面積的代替化石能源。如果大量的屋頂都安裝光伏發(fā)電或建材化的光伏發(fā)電，其發(fā)電量基本可以大量代替現有的化石能源。建材化光伏發(fā)電+儲能，已經(jīng)成為可以解決人類(lèi)能源革命的技術(shù)路線(xiàn)。大量的地面光伏電站將成為補充，化石能源的發(fā)電量也將逐步減少，逐漸成為未來(lái)電力能源的配角，清潔的可再生電力能源供給將成為市場(chǎng)主體。建材化的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)才是是未來(lái)增長(cháng)潛力最大、發(fā)展前景最好的新能源產(chǎn)業(yè)。
中國2017年新增光伏裝機容量53GW，已經(jīng)連續五年保持全球新增裝機規模全球第一。并且在未來(lái)將保持全球最大的光伏應用市場(chǎng)。國家發(fā)改委和國家能源局在2017年發(fā)布了《能源生產(chǎn)和消費革命戰略（2016—2030）》，其中明確，到2020年非化石能源占比達到15%,2030年達到20%，2050年占比超過(guò)50%。當前核電發(fā)展碰到了前所未有的困難，水電、風(fēng)電則已開(kāi)發(fā)殆盡，不可能出現顛覆性的變化，全球各國都面臨同樣的問(wèn)題。所以，光伏將被寄予厚望。據行業(yè)權威人士對未來(lái)5~7年我國光伏市場(chǎng)規模做了一個(gè)估算。我國到2030年的初步想法是人均消費8000度電，按14億人計算，每年將消費10.2萬(wàn)億度。而去年光伏發(fā)電量為1100億度，相當于全國發(fā)電量的1%。如果到時(shí)光伏發(fā)電量占比達到10%，即1.1萬(wàn)億度電。按目前的效率光伏至少需要裝機達到800GW才能完成這一目標。如果光伏到2030年做到約1.5萬(wàn)億度電，那么就需要1200GW規模。目前離2030年還剩12年，要想達到800GW裝機，此后至少每年新增裝機50~65GW。另外，新能源汽車(chē)的發(fā)展，還會(huì )為產(chǎn)業(yè)疊加每年30~50GW的新增可再生能源發(fā)電。全球蓬勃發(fā)展的光伏市場(chǎng)
除中國以外的其他亞太國家市場(chǎng)方面，日本2017年裝機總量為7.5GW，未來(lái)規模會(huì )因為BIPV的技術(shù)導入，擴大新的市場(chǎng)空間，每年的新增量還會(huì )在7GW~10GW以上。印度作為快速發(fā)展的光伏市場(chǎng)之一，預計到2020年每年新增裝機量約為10-13GW左右。澳大利亞發(fā)展也很快，2018年的裝機量將超過(guò)2GW。歐洲的市場(chǎng)在緩慢復蘇，荷蘭市場(chǎng)最新2018年的招標批準的項目達到2.4GW，并且未來(lái)到2020年仍將保持該規模的增長(cháng)。法國也通過(guò)6輪招標確定了3.9GW的地面電站項目和1.2GW的屋頂項目。法國規劃目標為18~20GW，一半以上將采用BIPV技術(shù)。除此以外，意大利和西班牙的PPA市場(chǎng)增速很快，市場(chǎng)規模2019年將新增無(wú)補貼項目2GW。美洲市場(chǎng)具有很大的發(fā)展潛力。美國2017年新增裝機量超過(guò)10GW，未來(lái)4-5年預計新增裝機量為8-10 GW。拉美地區以墨西哥和阿根廷為主，墨西哥2018年的招標項目已經(jīng)超過(guò)2GW，阿根廷RENOVA計劃的總規模也已經(jīng)超過(guò)了1.5GW，未來(lái)根據阿根廷政府的規劃，到2020年其全國的裝機總量突破5GW。中東和非洲市場(chǎng)起步晚，但其規劃的項目也很龐大，到2020年沙特預計新增20GW的電站，北非摩洛哥560MW項目2019開(kāi)工建設，土耳其2018~2019年新增項目也將達到2.3GW。上述市場(chǎng)中潛在包含大量BIPV產(chǎn)品的需求，但由于市場(chǎng)上并無(wú)成熟的建材化BIPV產(chǎn)品，造成大量潛在市場(chǎng)無(wú)法真正顯現，我們預測上述市場(chǎng)至少超過(guò)20%~40%是需要或新增的潛在BIPV市場(chǎng)。一旦建材化的BIPV技術(shù)成熟應用，地面光伏電站的市場(chǎng)占比將急劇萎縮，分布式發(fā)電的市場(chǎng)占比將很快成為主流。因為建材化的BIPV存在天然的低成本和多功能的優(yōu)勢。預測未來(lái)5~10年，建材化光伏市場(chǎng)會(huì )超過(guò)每年30~50GW的容量。
中國政策鼓勵光伏行業(yè)發(fā)展
光伏行業(yè)是我國為數不多的可以同步參與國際競爭，并有已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平的行業(yè)。由于光伏發(fā)電具有技術(shù)先進(jìn)性、資源無(wú)限性和綠色環(huán)保性等特征，它對我國實(shí)現工業(yè)轉型升級、調整能源結構、發(fā)展社會(huì )經(jīng)濟、推進(jìn)節能減排具有重要意義。近年來(lái)，國家密集出臺了一系列政策文件支持太陽(yáng)能光伏行業(yè)發(fā)展，特別是分布式光伏發(fā)電的發(fā)展。分布式發(fā)電應用技術(shù)中，建材化的BIPV無(wú)疑是未來(lái)的主流技術(shù)。2018年6月1日，國家發(fā)改委、財政部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》(發(fā)改能源〔2018〕823號)。這則落款時(shí)間為5月31日的千余字通知，提出“暫不安排2018年普通光伏電站建設規模”，“加快光伏發(fā)電補貼退坡，降低補貼強度”，且規定自發(fā)文之日起實(shí)施，被業(yè)內稱(chēng)為“531”新政。2019年2月18日，國家能源局公布2019年新能源新政討論結果，光伏發(fā)電進(jìn)入無(wú)補貼時(shí)代的前夜，預計中國市場(chǎng)新增45GW以上，戶(hù)用屋頂3-5GW，工商業(yè)15-20GW，地面25-30GW。分布式18~25GW，其中建材化光伏2~3GW，2020年會(huì )進(jìn)入高速增長(cháng)元年。 地面電站因為初投資高，投資收益下降。但建材化的BIPV產(chǎn)品因為系統造價(jià)和維護成本的巨大競爭優(yōu)勢，安全可靠的品質(zhì)優(yōu)勢，即將成為首批新建及改造屋頂用戶(hù)分布式解決方案。在“加快光伏發(fā)電補貼退坡，降低補貼強度”的政策指導下，2019年國內光伏產(chǎn)業(yè)變得撲簌迷離。但潛在的建材化光伏產(chǎn)業(yè)，后發(fā)國家基礎能源設施建設直接過(guò)渡到可再生清潔能源技術(shù)，每年全球數萬(wàn)億美元的潛在市場(chǎng)，這都 需要中國光伏人去挖掘，引導，發(fā)展。光伏產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新發(fā)現依然是主旋律。建材型BIPV產(chǎn)品技術(shù)即將迎來(lái)新的歷史機遇！赫里歐HELIOS作為一家聚焦BIPV的新興高科技企業(yè)，顛覆性解決了常規光伏的四大痛點(diǎn)，開(kāi)創(chuàng )了建材型BIPV光伏，打造了全球最安全A2級的光伏BIPV系統，無(wú)論是直接替代屋頂還是給常規屋頂再做一個(gè)光伏屋頂，保護原有屋頂，均能實(shí)現BIPV大規模產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)化的夢(mèng)想，因為赫里歐的BIPV可以節省四大成本降低系統造價(jià)1/3，3-5年收回投資，開(kāi)創(chuàng )一個(gè)2000億的新藍海。5月22日，中國杭州，第二屆工商業(yè)分布式論壇，華夏能源網(wǎng)攜手赫里歐舉辦赫里歐BIPV之夜，誠邀您蒞臨，見(jiàn)證這一歷史時(shí)刻，參與新品發(fā)布會(huì )和戰略合作簽約。
5月22日我在西子湖畔等您，你在哪？（參會(huì )請關(guān)注華夏能源網(wǎng)微信公眾號hxny100，回復522獲取報名資料）
