建筑节能（ 中英文） Journal of BEE 2021 年第 8 期（ 总第 49 卷 第 366 期） No． 8 in 2021（ Total Vol． 49，No． 366） ■可再生能源利用 Ｒenew able Energy doi： 10．3969 / j．issn．2096-9422．2021．08．013 太阳能光伏系统建筑应用技术适宜性 * 探研与典例分析 王 1 2 1 1 钧 ， 陈明媛 ， 冯冠华 ， 刘燕林 ， 吕 1 1 华 ， 陈肖梅 （ 1． 华蓝设计（ 集团） 有限公司 广西城市建筑热环境控制工程技术研究中心 ，南宁 530011； 2． 广西电网有限责任公司，南宁 530023） 摘要： 随着技术研发的日益成熟和产品成本的大幅下降 ，近年来分布式太阳能光伏发电技术在建筑 领域的应用发展异常迅猛。由于前期缺少技术适宜性论证，很多项目应用过程中盲目跟随政 策，出现了利用率低、效率不高和经济性差等问题。针对该现象，从项目条件、技术利用方式、 安装容量的确定、光伏组件比选、电气设备配置等方面对光伏系统建筑应用的技术经济性进 行了综合分析，同时借助软件模拟分析的方式从屋面日照遮挡、光污染控制和景观协调等角 度对应用适宜性做了进一步探研 ，给出了光伏建筑应用的总体策略和应遵循的原则 。 在此基 础上，结合南宁国际会展中心项目的应用进行了例证分析，为该类项目的设计实践提供了参 考和借鉴。 关键词： 太阳能光伏； TU18 中图分类号： 建筑应用； 技术适宜性； 南宁国际会展中心 A 2096-9422（ 2021） 08-0091-06 文献标志码： 文章编号： Technical Applicability of Solar Photovoltaic System used in Building and Typical Case Analysis WANG Jun1 ，CHEN Ming-yuan2 ，FENG Guan-hua1 ，LIU Yan-lin1 ，LYU Hua1 ，CHEN Xiao-mei1 （ 1． Guangxi Urban Building Thermal Environment Control Engineering Ｒesearch Center，Hualan Design and Consulting Group Co．，Ltd．，Nanning 530011，China； 2． Guangxi Pow er Grid Co．，Ltd．，Nanning 530023，China） Abstract： With the development of technology and the sharp drop in product costs，the application of distributed solar photovoltaic power generation technology in the field of construction is developing rapidly in recent years． Due to the lack of technical suitability demonstration，many projects follow the policy blindly in the application process，resulting in low utilization rate，low efficiency and poor economy． In view of this phenomenon，the technical suitability of photovoltaic system used in building was thoroughly analyzed from aspects of project conditions，technology utilization methods，determination of installation capacity，comparison of photovoltaic modules． With the help of software simulation analysis， the application suitability is further studied from the perspectives of roof sunlight shielding，light pollution control and landscape coordination． The overall strategy and principles of photovoltaic building application are given． On this basis，the project practice of Nanning International Convention and Exhibition Center was exemplified，which provided a reference for the design practice of such projects． Keywords： solar photovoltaic； architectural application； technical suitability； Nanning International Convention and Exhibition Center 收稿日期： 2020-08-13； 修回日期： 2021-08-19 * 基金项目： 广西科学计划项目重点研发计划“绿色生态城区参数化智能设计与热环境监测平台技术研发与应用”立项资助（ 桂科 AB18050012） 91 王 钧 ，等 ： 太 阳 能 光 伏 系 统 建 筑 应 用 技 术 适 宜 性 探 研 与 典 例 分 析 引言 0 太阳能光伏发电技术受地域限制较少，具有安全 可靠、无噪声、低污染、建设期短和维护简便等优点， ［1 － 3］ 是最具发展前景的可再生能源技术之一 。 太阳 能光伏系统建筑应用作为分布式光伏发电技术利用 的重要途径，无论在政策支持还是技术研究上发展得 都异常迅速，其中光伏建筑一体化 （ BIPV ） 应用趋势 ［4］ 日益明显，光伏与建筑的结合也呈形式多样化 。 当 前，我国光伏产业发展正处于从追求规模与速度向重 视效益与质量转变的关键时期。 但是，随着各地可再 效率因素，而大型公建中光污染造成的社会负面影响 会超过对经济效益的影响。 因此，在光伏发电系统建 筑应用适宜性分析时，要综合考虑影响项目的多种因 素，分清轻重并权衡利弊。 2. 1 应用方式经济性分析 太阳能光伏系统建筑应用方式主要分为离网式 和并网式两种。 离网式发电系统主要应用于远离公 共电网的无电地区，并非太阳能光伏建筑应用的主要 方式。并网式光伏发电系统一般都具有自动切换市 电与光伏供电的功能。 生能源建筑应用政策的强制推广，在实际建筑项目实 践中仍普遍存在着对政策的盲目性跟随、技术应用不 并网式光伏系统应用有以下 3 种方式： “自发自 用”，适合于中、小型建筑； “自发自用，余电上网 ”，适 适宜、设计与运维脱节等问题，造成了一定程度上能 源资源和资金投入的浪费。 太阳能光伏建筑应用应 合大型公建、农业大棚等； “全额上网 ”，适合于大型光 伏电站、工业厂房屋面等。 由于我国光伏发电标杆上 因地制宜，结合项目条件和能源需求分析，适时借助 模拟分析工具，选择兼顾技术和综合效益的、最适宜 网电价低于工商业用电和户用电的售价，而且近年来 户用分布式光伏发电补贴下降趋势明显 （ 见图 1） ，纳 的光伏应用方式。 入 2020 年财政补贴的户用分布式光伏全发电量补贴 标准已调整为每千瓦时 0. 08 元，“自发自用 ”较其他 光伏系统建筑应用现存问题 1 迫于报建流程，盲目跟随政策 1. 1 可再生能源建筑应用要求已成为多地项目报建 流程的重要一环，建设单位为了追求项目进度节点， 方式更加经济，也是分布式光伏系统建筑应用的首选 方式。 在方案阶段盲目跟随政策要求，而后期却难以实施 落地。 欠缺技术论证，应用效率低下 1. 2 部分项目缺少技术经济性论证分析，未考虑建筑 用电需求、实施条件 （ 屋面大小与遮挡问题 ） 和经济 性，选用技术应用方案不合理，导致系统效率低、效益 差、投资回收期长。 破坏景观和谐，影响周边环境 1. 3 建筑师们在项目方案阶段未考虑光伏建筑一体 化设计，后期“嫁接”的光伏系统经常会破坏项目整体 景观效果，甚至造成光污染并影响周边环境 。 1. 4 设计运维脱节，寿命折减严重 设计、施工和运维脱节，项目验收后缺少专人管 ， 理 光伏板积灰严重，蓄电池等电气设备无人更换和 维护，系统后期基本瘫痪。 2 图1 光伏系统建筑应用技术适宜性分析 光伏发电系统建筑应用技术适宜性分析考虑的 关键因素包括： 项目条件（ 能源需求、场地条件等 ） 、技 III 类资源区户用分布式发电补贴标准走势图 Fig． 1 Trend Chart of subsidy standard for household distributed total generation in Class III resource area 光伏系统发电只能在白天有日照辐射的条件下 进行，而建筑物在晚上照明时需电量最大，光伏系统 发电效率和建筑用电需求形成了时间错位。 蓄电池 可以解决这一问题，但同时也会增加项目建设投资和 后期运维成本约 20%～30%。 光伏系统建筑应用应以 满足项目白天用电需求为主，而非通过蓄电池一味扩 大安装容量。因此，采用“即发即用 ”模式，系统可以 省去蓄电池额外成本，其经济性更好。 综上所述，一般民用建筑项目优先推荐“自发自 用 + 即发即用”的并网式光伏发电系统。 术路径（ 应用方式、技术指标、产品成熟度等 ） 、效益分 ［5， 6］ 。其中，项 析（ 经济效益、环境效益和社会效益等） 2. 2 目条件往往是最具决定意义的因素，它会影响技术路 径的选择，而在一些财政出资的公益性项目中，社会 光伏发电系统建筑应用安装容量需与项目可利 用条件以及能源需求相匹配，避免盲目投资造成资源 效益和环境效益的影响则会大大超过技术因素。 比 如，建筑物遮挡对光伏系统能效的影响远超光伏组件 浪费。建筑物可利用的屋面面积往往决定了项目可 安装光伏组件的数量。 项目屋面条件最大化利用是 92 安装容量的