第 ３９ 卷第 ３ 期 土 木 ２０２２ 年 ６ 月 工 程 与 管 理 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ． ２０２２ ＤＯＩ：１０．１３５７９ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５⁃０９８５．２０２２．２０２１１１１７ 光伏建筑一体化（ ＢＩＰＶ） 应用现状与发展前景 黄心雨１ ，　 陈　 稳２ （１． 中国电力工程顾问集团中南电力设计院， 湖北　 武汉　 ４３００７１； ２． 华中科技大学　 土木与水利工程学院， 湖北　 武汉　 ４３００７４） 摘　 要： 目前，在我国的能源消费结构中化石能源消费仍占据主体地位，可再生能源的发展，已经成为当前国 家可持续发展的主要动力之一。 建筑行业作为能源消费龙头，降低其化石能源消费比例、拓展可再生能源利用 是国家可持续发展战略的关键环节。 太阳能凭借取之不尽用之不竭和对环境无污染的优点渐渐引起了人们的 重视，各种太阳能光热、光电技术应运而生。 光伏建筑一体化（ ＢＩＰＶ，Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ） 将光伏构 件和建筑结合，充分利用建筑物表面空间进行发电，具有很大的发展前景。 本文通过介绍 ＢＩＰＶ 的分类、安装形 式对 ＢＩＰＶ 的发展历程和研究方向进行了全面的回顾和分析，总结了其优缺点，并提出了未来的发展趋势，希望 对行业发展做出积极的贡献并实现可持续发展。 关键词： 可持续发展；　 可再生能源；　 光伏建筑一体化（ ＢＩＰＶ） ；　 光伏幕墙；　 光伏屋面 中图分类号： ＴＵ１８； ＴＵ２０１．５　 　 文献标识码： Ａ　 　 文章编号： ２０９５⁃０９８５（２０２２）０３⁃０１６０⁃０７ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ ＢＩＰＶ） ＨＵＡＮＧ Ｘｉｎｙｕ １ ， ＣＨＥＮ Ｗｅｎ ２ （１． Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｗｕｈａｎ ４３００７１， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｆｏｓｓｉｌ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｓｔｉｌｌ ｏｃｃｕｐｉｅｓ ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｎｓｕｍｅｓ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｓｏｃｉａｌ ｅｎｅｒ⁃ ｇｙ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｓｓｉｌ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｉｔｓ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ｕｔｉｌｉｚａ⁃ ｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｂｅｉｎｇ ｒｅｎｅｗ⁃ ａｂｌｅ ａｎｄ ｎｏｎ⁃ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｐｅｏｐｌｅ’ ｓ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ， ａｎｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｏｌａｒ⁃ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ ＰＶ） ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｈａｖｅ ｅｍｅｒｇｅｄ．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏ⁃ ｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ ＢＩＰＶ） ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ ａｎｄ ｍａｋｅｓ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｎｉｃｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｗｉｔｈｇｒｅａｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ．Ｂｙ ｉｎｔｒｏ⁃ ｄｕｃｉｎｇ ＢＩＰＶ’ ｓ ｖａｒｉｏｕｓ ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｈａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｒｅ⁃ ｖｉｅｗ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ＢＩＰＶ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ， ｗｉｓｈｉｎｇ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｉｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ； ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ； Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ ＢＩＰＶ） ； ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ； ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｒｏｏｆ 收稿日期： ２０２１⁃１２⁃１５　 修回日期： ２０２２⁃０４⁃２０ 作者简介： 黄心雨（１９９５—） ，女，湖北武汉人，硕士，研究方向为土木工程与可持续发展的建筑（ Ｅｍａｉｌ： ｅｕｐｈｅｍｉａｈｕａｎｇ＠ ｆｏｘｍａｉｌ． ｃｏｍ） 通讯作者： 陈　 稳（１９９６—） ，男，湖北武汉人，博士研究生，研究方向为建筑可再生能源应用（ Ｅｍａｉｌ： ｃｈｅｎｗｅｎｈｕｓｔ＠ ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ） 　 第３期 黄心雨等： 光伏建筑一体化（ ＢＩＰＶ） 应用现状与发展前景 · １６１· 　 　 我国用能和碳排放形势严峻，碳达峰与碳中 成到建筑上的技术，即通过建筑物屋顶和立面与 人类用能与碳排放量飞速增长，全球能耗仍在持 能发 电， 以 满 足 自 身 用 电 需 求。 ＢＩＰＶ 最 早 在 和成为国家与社会关注的重要议题。 近 ４０ 年来， 续增加。 同时，我国的能源消费也在不断增长， ２０１８ 年，我国能源消费总量为 ４６．４ 亿 ｔ 标准煤， 光伏发电集成起来，使建筑物本身能够利用太阳 １９８６ 年由世界能源组织首次提出 ［６，７］ ，由于发展 得早，ＢＩＰＶ 技术在欧美等发达国家和地区已经应 位居世界第一。 从能源结构来看，煤炭依然是我 用得很成熟，而我国在这方面起步较晚，在国家相 国的主要能源消耗种类，其消耗量约占能源消耗 关政策的支持下才进入了快速发展期。 本文通过 下降，太阳能、风能等清洁能源比例近年来快速增 献数据库检索关键词“ 光伏建筑一体化（ ＢＩＰＶ） ” 总量的 ５９％，但其所占总能耗的比例近年来不断 长。 伴随着能源消费的增长，全球气候问题也日 益严重：２０１７ 年为有记录以来灾害性天气和气候 事件造成经济损失最大的一年；２０１８ 年的平均温 升与工业革命前相比已增长超过 １℃ 。 针对目前 的环境状况，《 巴黎协定》 把“ 全球平均温升控制 在相对工业革命前水平 ２℃ 之内” 作为长期气温 控制目标 ［１ ～ ３］ ，以减少气候变化带来的风险和影 响。 碳达峰及碳中和作为国家重大战略部署，也 是实现社会经济高质量发展的重要推进因素，建 筑作为能源消耗的三大“ 巨头” 之一，急需发展节 能建筑，将绿色技术融入其中，寻求可持续的生产 和消费方式，以促进环境与经济社会协调发展。 由于太阳能具有取之不尽用之不竭的优点， 且使用过程中不会给环境带来污染，得到了人们 的青睐。 随着国家不断提高新能源应用的比例， 太阳能在实际应用中越发广泛，在工业、民众生活 中的应用日趋成熟。 在国家“ 十三五” 规划中，发 改委明确提出太阳能应用在 ２０２０ 年和 ２０３０ 年达 到占比一次能源比重 １５％，２０％ 的目标 ［４］ 。 国家 能源局下发的《 关于报送整县（ 市、区） 屋顶分布 式光伏开发试点方案的通知》 提到，党政机关建 筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于 ５０％； 学校、医院、村委会等公共建筑屋顶总面积可安装 在知网、 万方 数 据 库、 ＳｃｉｅｎｃｅＤｉｒｅｃｔ、 ＥＢＳＣＯ 等 文 “ 光伏幕墙 （ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｗａｌｌ） ” “ 光伏屋 面（ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｒｏｏｆ） ” 等，参考了近 ５ 年内相关 的期刊与学术论文，对 ＢＩＰＶ 的发展历程进行了 全面综述，并结合国内外不同地区的实际案例详 细分析了此项技术的应用现状和优缺点，并提出 了 ＢＩＰＶ 未来的发展方向，希望能为行业发展做 出积极贡献。 １　 ＢＩＰＶ 应用现状 １．１　 ＢＡＰＶ 与 ＢＩＰＶ 根据 与 建 筑 结 合 方 式 不 同， 光 伏 系 统 （ ＰＶ Ｓｙｓｔｅｍ） 可 分 为 两 大 类， 如 表 １ 所 示。 一 类 是 ＢＡＰＶ（ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ） ，即光伏方 阵与建筑的结合，这种方式是在建筑物表面安装 光伏发电设备，建筑物作为光伏方阵载体，起支撑 作用。 ＢＡＰＶ 一般是建筑物建好之后安装的光伏 系统。 然而大多数建筑在前期设计上不会考虑是 否采用光伏系统，故后期存在重复施工的问题，也 会浪费建筑材料。 ＢＡＰＶ 在结构上会增加荷载， 美观上影响建筑的整体效果，因此在设计阶段需 要对它的摆放、安装、安全性进行全面的考虑。 另一类是 ＢＩＰＶ，即光伏建筑一体化，简单地 光伏发电比例不低于 ４０％；工商业厂房屋顶总面 讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护 顶总面 积 可 安 装 光 伏 发 电 比 例 不 低 于 ２０％ 一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不 积可安装光伏发电比例不低于 ３０％；农村居民屋 ［５］