在眾多可再生能源發(fā)電技術中，光伏發(fā)電是最具備普適性、分布式的發(fā)電技術，也是最值得期待的一項能源革命技術。但傳統(tǒng)常規(guī)光伏一般與建筑是分離的，無法實現(xiàn)與建筑的高度結合，更無法實現(xiàn)與建材的結合和替代?，F(xiàn)行光伏組串技術路線大多以20余塊組件為主，組成一個串，形成1000V，1500V級的直流高壓線路進入直流匯流箱，再進入集中式逆變器或組串式逆變器。在一個組串過程中，各組件電壓進行疊加，形成一個疊加的直流側高電壓。為降低組串過程損失，避免木桶短板效應，因此要求每個組串內(nèi)組件的工況（發(fā)電運行工作參數(shù)）盡可能保證一致性。地面光伏電站應該進行場地平整，讓每一個組串的組件盡可能安裝在一個支架陣列中，同時，務必做好日常維護，檢查熱斑，組串電流偏差，進行灰塵清理，以盡量保證組串內(nèi)組件工況的一致性。
但分布式發(fā)電應用場景，存在更多的不確定性，加上難以維護清掃積灰，組串內(nèi)各組件工況的一致性難以保證，因而會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(tǒng)集成綠色智能發(fā)電系統(tǒng)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(jù)這一設想，建材化的光伏產(chǎn)業(yè)到底有多大呢？是個小眾市場還是未來的主流市場呢？我們從現(xiàn)行組件組串技術應用于屋面分布式發(fā)電的主要技術痛點說起。
常規(guī)光伏技術應用于屋頂發(fā)電的技術痛點:
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電池組所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱。這種效應能嚴重的破壞太陽電池，直接導致失效或著火燃燒。傳統(tǒng)光伏組件技術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，電弧變成破壞性的拉弧火焰。
3、高壓直流拉?。簜鹘y(tǒng)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二個電壓等級。該電壓在分布式發(fā)電應用場景之中，人與光伏板接觸緊密，從而對人類活動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、耐候性問題：傳統(tǒng)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景。
5、獨立運行問題：傳統(tǒng)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，一旦其中一個組件出現(xiàn)問題，串內(nèi)的能量會聚集到問題組件，極易造成火災風險。
6、消防問題：傳統(tǒng)光伏組件產(chǎn)品的背面為有機材料或玻璃，均無法達到建筑防火A2級要求；BIPV產(chǎn)品內(nèi)側必須是防火耐燃材料，確保符合消防標準。
7、承重問題：傳統(tǒng)的組件產(chǎn)品的結構力學設計，只能保證一定風壓力，從來沒有考慮過人在組件面上的活動。但BIPV產(chǎn)品作為建筑材料，必須考慮人在上面的行走活動。
8、隱裂風險：隱裂就是一些肉眼不可見的細微破裂，晶硅電池片由于其自身晶體結構的特性，很容易破裂，隱裂可以說是一種較為常見的電池片自身缺陷。會導致電池片部分乃至整片失效。傳統(tǒng)產(chǎn)品因為未考慮人類在組件表面的活動，因此對隱裂問題是沒有設計控制措施的。BIPV因為受人類日?；顒佑绊?，采用晶硅電池的BIPV必須考慮隱裂帶來的風險。
9、電氣安全：BIPV產(chǎn)品作為建筑材料，其應用場景大大有別于傳統(tǒng)組件產(chǎn)品，作為建筑材料已經(jīng)與人類生活緊密相連，密不可分，電氣的安全性成為重大的考量。任何高于人類需求的安全電壓的BIPV產(chǎn)品都會給人類生活安全構成威脅。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，盡量通用一致以實現(xiàn)既有建筑的大規(guī)模使用。上述問題惡化后導致組件失效，甚至著火燃燒。這也就不難解釋屋面光伏發(fā)電著火概率遠遠大于地面電站的原因。上述缺陷也是導致過去30多年來，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，市場急需創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案出現(xiàn)。
建材化的光伏材料（第二代BIPV）：潛力巨大的產(chǎn)業(yè)
其實人類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，加上儲能技術的應用，完全可以實現(xiàn)電力的平穩(wěn)和高質量輸出，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(xiàn)有的化石能源。建材化光伏發(fā)電+儲能，已經(jīng)成為可以解決人類能源革命的技術路線。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，逐漸成為未來電力能源的配角，清潔的可再生電力能源供給將成為市場主體。建材化的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)才是是未來增長潛力最大、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(xù)五年保持全球新增裝機規(guī)模全球第一。并且在未來將保持全球最大的光伏應用市場。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(zhàn)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50%。當前核電發(fā)展碰到了前所未有的困難，水電、風電則已開發(fā)殆盡，不可能出現(xiàn)顛覆性的變化，全球各國都面臨同樣的問題。所以，光伏將被寄予厚望。據(jù)行業(yè)權威人士對未來5~7年我國光伏市場規(guī)模做了一個估算。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%。如果到時光伏發(fā)電量占比達到10%，即1.1萬億度電。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1.5萬億度電，那么就需要1200GW規(guī)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，新能源汽車的發(fā)展，還會為產(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
除中國以外的其他亞太國家市場方面，日本2017年裝機總量為7.5GW，未來規(guī)模會因為BIPV的技術導入，擴大新的市場空間，每年的新增量還會在7GW~10GW以上。印度作為快速發(fā)展的光伏市場之一，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2GW。歐洲的市場在緩慢復蘇，荷蘭市場最新2018年的招標批準的項目達到2.4GW，并且未來到2020年仍將保持該規(guī)模的增長。法國也通過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(guī)劃目標為18~20GW，一半以上將采用BIPV技術。除此以外，意大利和西班牙的PPA市場增速很快，市場規(guī)模2019年將新增無補貼項目2GW。美洲市場具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＣ绹?017年新增裝機量超過10GW，未來4-5年預計新增裝機量為8-10 GW。拉美地區(qū)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2GW，阿根廷RENOVA計劃的總規(guī)模也已經(jīng)超過了1.5GW，未來根據(jù)阿根廷政府的規(guī)劃，到2020年其全國的裝機總量突破5GW。中東和非洲市場起步晚，但其規(guī)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開工建設，土耳其2018~2019年新增項目也將達到2.3GW。上述市場中潛在包含大量BIPV產(chǎn)品的需求，但由于市場上并無成熟的建材化BIPV產(chǎn)品，造成大量潛在市場無法真正顯現(xiàn)，我們預測上述市場至少超過20%~40%是需要或新增的潛在BIPV市場。一旦建材化的BIPV技術成熟應用，地面光伏電站的市場占比將急劇萎縮，分布式發(fā)電的市場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5~10年，建材化光伏市場會超過每年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(shù)不多的可以同步參與國際競爭，并有已經(jīng)達到國際領先水平的行業(yè)。由于光伏發(fā)電具有技術先進性、資源無限性和綠色環(huán)保性等特征，它對我國實現(xiàn)工業(yè)轉型升級、調整能源結構、發(fā)展社會經(jīng)濟、推進節(jié)能減排具有重要意義。近年來，國家密集出臺了一系列政策文件支持太陽能光伏行業(yè)發(fā)展，特別是分布式光伏發(fā)電的發(fā)展。分布式發(fā)電應用技術中，建材化的BIPV無疑是未來的主流技術。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《關于2018年光伏發(fā)電有關事項的通知》(發(fā)改能源〔2018〕823號)。這則落款時間為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(guī)模”，“加快光伏發(fā)電補貼退坡，降低補貼強度”，且規(guī)定自發(fā)文之日起實施，被業(yè)內(nèi)稱為“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)電進入無補貼時代的前夜，預計中國市場新增45GW以上，戶用屋頂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年會進入高速增長元年。 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(tǒng)造價和維護成本的巨大競爭優(yōu)勢，安全可靠的品質優(yōu)勢，即將成為首批新建及改造屋頂用戶分布式解決方案。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(nèi)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渡到可再生清潔能源技術，每年全球數(shù)萬億美元的潛在市場，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(xiàn)依然是主旋律。建材型BIPV產(chǎn)品技術即將迎來新的歷史機遇！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(guī)光伏的四大痛點，開創(chuàng)了建材型BIPV光伏，打造了全球最安全A2級的光伏BIPV系統(tǒng)，無論是直接替代屋頂還是給常規(guī)屋頂再做一個光伏屋頂，保護原有屋頂，均能實現(xiàn)BIPV大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化市場化的夢想，因為赫里歐的BIPV可以節(jié)省四大成本降低系統(tǒng)造價1/3，3-5年收回投資，開創(chuàng)一個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，見證這一歷史時刻，參與新品發(fā)布會和戰(zhàn)略合作簽約。
5月22日我在西子湖畔等您，你在哪？（參會請關注華夏能源網(wǎng)微信公眾號hxny100，回復522獲取報名資料）
