城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造推廣建筑光伏系統(tǒng)的思考

文 / 周 琳

我國是世界能源消耗大國，其中，建筑能耗約占社會總能耗的30%，不僅占比高，而且呈現(xiàn)逐年遞增趨勢，建筑領(lǐng)域節(jié)能降耗任重道遠(yuǎn)。結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造推廣建筑光伏系統(tǒng)，為提高可再生能源在建筑用能中的比例提供了可選擇路徑，對于構(gòu)建資源節(jié)約集約循環(huán)利用體系具有重要意義。

一、推廣應(yīng)用建筑光伏系統(tǒng)意義重大

在眾多可再生能源中，太陽能具有高穩(wěn)定性、易收集性等優(yōu)點。推廣應(yīng)用建筑光伏系統(tǒng)，是積極利用太陽能的重要方式。光伏發(fā)電是現(xiàn)代電力發(fā)展的重要形式，理論上可以實現(xiàn)在提升電能供給水平的同時，實現(xiàn)高效的節(jié)能效應(yīng)，這是近年來光伏發(fā)電系統(tǒng)在民用建筑中得到越來越普遍應(yīng)用，并經(jīng)常作為綠色建筑載體的原因。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理是通過光熱轉(zhuǎn)換，以及熱電轉(zhuǎn)換，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，核心組件為太陽能電池、電容器、控制單元等。當(dāng)半導(dǎo)體電池被太陽光照射之后，由伏特效應(yīng)產(chǎn)生電能，并且存儲至太陽能電池之中，再結(jié)合蓄電池控制器、逆變器等裝置，光伏發(fā)電系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)對充電放電、交流直流轉(zhuǎn)變的控制。與傳統(tǒng)火電廠、化學(xué)電廠相比，光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅噪聲較小，而且對空氣、水和土壤污染非常小，易于保養(yǎng)，運行期間能耗較少，但易受到當(dāng)?shù)靥鞖狻⒌乩砦恢玫扔绊?。建筑自身能耗占世界總能耗?/3，是太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的最大市場。

建立建筑光伏系統(tǒng)，即推動太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和建筑結(jié)合，利用既有建筑的屋頂、外墻裝設(shè)光伏發(fā)電裝置，實現(xiàn)分布型的太陽輻射和分布型的建筑物互相匹配，是實現(xiàn)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的理想模式。上世紀(jì)90年代，國際能源組織（IEA）兩次起動建筑光伏集成計劃。建筑光伏系統(tǒng)既適用于居民住宅，也適用商業(yè)、工業(yè)和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋頂，也可集成到外墻上；既可集成到新設(shè)計的建筑上，也可集成到現(xiàn)有的建筑上。光伏建筑集成近年來發(fā)展很快，許多國家相繼制定了本國的光伏屋頂計劃。從實踐來看，建筑光伏集成發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

一是，降低光伏發(fā)電成本。光伏發(fā)電是基于“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”或是“全額上網(wǎng)”的一種模式，以就近發(fā)電、并網(wǎng)、轉(zhuǎn)換為基本特質(zhì)，能夠有效提升同等規(guī)模光伏發(fā)電量。其大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙，在于要占地、建立支撐結(jié)構(gòu)等，成本在發(fā)電技術(shù)中偏高。建立建筑光伏系統(tǒng)，利用既有建筑物裝設(shè)光伏系統(tǒng)，不用額外占地，也省去了構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)，是降低光伏發(fā)電成本、拓展應(yīng)用領(lǐng)域的有效途徑。

二是，為建筑穩(wěn)定提供用能。在無污染條件下實現(xiàn)建筑自供電，既省去了輸電費用，還能大幅節(jié)約建筑能耗。光伏發(fā)電主要以太陽能電池作為能源轉(zhuǎn)換的主要驅(qū)動力，而太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率十分穩(wěn)定，幾乎不會出現(xiàn)過多波動，光伏發(fā)電極少出現(xiàn)電能供給中斷，可以作為建筑本身穩(wěn)定的能源來源。

三是，降低建筑造價，提升建筑物美感和建筑質(zhì)量。光伏部件作為建筑物的一部分，除了發(fā)電功能外，只要設(shè)計得當(dāng)，還能在建筑節(jié)能保溫方面發(fā)揮作用。光伏發(fā)電系統(tǒng)的PV陣列，可以代替常規(guī)建筑保溫材料、省去建筑節(jié)能包覆裝修成本，如果將光伏發(fā)電系統(tǒng)集成到建筑施工過程，從幾個方面能大大節(jié)省建筑物建安成本。

總的來看，推廣應(yīng)用建筑光伏系統(tǒng)，擴大光伏發(fā)電系統(tǒng)和建筑結(jié)合，可以充分發(fā)揮光伏發(fā)電污染性較小、安全性較高、應(yīng)用范圍較大、穩(wěn)定性較高的優(yōu)點，將有利于提升太陽能光伏發(fā)電在我國能源結(jié)構(gòu)中的占比，加快推進(jìn)能源革命。

二、城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造為推廣建筑光伏系統(tǒng)提供了機遇

黨中央、國務(wù)院高度重視城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造工作。習(xí)近平總書記多次強調(diào)，住有所居是宜居的基礎(chǔ)，要加強城市更新和存量住房改造提升，做好城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造，實施城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造等補短板工程。李克強總理兩次主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，部署加大城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造力度，要求順應(yīng)群眾期盼改善居住條件，推動惠民生擴內(nèi)需。

大力發(fā)展太陽能，是優(yōu)化能源供給結(jié)構(gòu)，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要內(nèi)容。2019年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布了《建筑光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51368——2019），該國標(biāo)已于同年12月1日正式實施，這為在既有建筑中推廣建筑光伏系統(tǒng)提供了技術(shù)遵循。從建筑節(jié)能的實踐來看，充分利用太陽能和其他可再生能源，是主動式建筑節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容，具體包括：利用建筑外墻和屋頂，綜合采用太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱水系統(tǒng)；根據(jù)建筑特點建立屋面的太陽能光伏和光熱系統(tǒng)；安裝在居住建筑上的太陽能光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能均可并入公共電網(wǎng)等等。國標(biāo)的印發(fā)實施，也意味著這項技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具備在老舊小區(qū)中既有建筑大范圍推廣應(yīng)用的條件。從調(diào)研來看，我國城鎮(zhèn)老舊小區(qū)量大面廣、情況各異，由于當(dāng)初建設(shè)時設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)相對較低、維修養(yǎng)護(hù)不到位等，具有一些普遍特點：一是建成于2000年底前的城鎮(zhèn)老舊小區(qū)，多為4～6層的多層建筑；二是屋頂、外墻年久失修，墻皮脫落、屋頂漏雨，普遍缺乏屋面保溫等建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)；二是城鎮(zhèn)老舊小區(qū)管線鋪設(shè)年代早，供電等管線腐蝕、設(shè)備老化、跑冒滴漏嚴(yán)重，電力負(fù)荷不足；三是居住環(huán)境差。大部分老舊小區(qū)物業(yè)管理缺失，道路破損嚴(yán)重，停車秩序混亂，私搭亂建現(xiàn)象普遍，綠地?zé)o人養(yǎng)護(hù)，環(huán)境衛(wèi)生臟亂差。城鎮(zhèn)老舊小區(qū)的這些特征，為結(jié)合改造推廣建筑光伏系統(tǒng)提供了可能。

從各地實施城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造的情況來看，改造內(nèi)容普遍包括改造提升小區(qū)內(nèi)部以及與小區(qū)聯(lián)系的供電設(shè)施及架空電線規(guī)整（入地），以及對小區(qū)內(nèi)建筑物屋面、外墻等公共部位維修，實施建筑節(jié)能改造等。這幾項改造內(nèi)容，為同步實施建筑光伏系統(tǒng)提供了機遇。目前來看，建筑光伏系統(tǒng)無非三個方面，這些都可以與老舊小區(qū)改造具體內(nèi)容同步實施：

一是外墻應(yīng)用。在既有建筑中，外墻最容易接受太陽光照射，故而最為容易囤積太陽能，外墻是光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的部分。結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造中的建筑物外墻等維修，通過將光電幕緊貼外墻安置，將太陽能電板美化為玻璃幕墻，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)集中收集太陽能，減少建筑能源消耗，而且適當(dāng)布局、美化之后可以提升改造后建筑的美觀程度。

二是屋頂應(yīng)用。屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠。晶體硅太陽能電池壽命可長達(dá)20～35年。在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，只要設(shè)計合理、選型適當(dāng)，使用壽命長（30年以上）。同時，屋頂光伏電站無需專人值守。屋頂光伏電站發(fā)電無機械傳動部件，操作、維護(hù)簡單，運行穩(wěn)定可靠，可以無人值守，維護(hù)成本低。在既有建筑中，屋頂雖然不能夠接受與外墻等同的太陽能，但是由于屋頂平行于水平面，并且高于地面，陽光遮擋物較少，在屋頂布局光伏發(fā)電系統(tǒng)無須考慮角度問題，只需要保證光電板最大面積覆蓋即可。結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造中的建筑物屋面維修改造，同步設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅創(chuàng)造電能，光伏產(chǎn)品與屋頂之間形成空間緩沖層，還能起到隔熱降溫、美觀的效果，確實一石多鳥。

三是節(jié)約供電設(shè)施改造成本。無論采取外墻應(yīng)用，還是屋頂應(yīng)用方法，建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)后，都要重新布局輸電線路，這些工作恰好可以和同步改造提升小區(qū)供電設(shè)施及架空電線規(guī)整（入地）等工作結(jié)合，降低建設(shè)成本。此外，因為太陽光能屬于快速再生能源，所以分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能效應(yīng)良好，能夠降低改造后居民家庭電費支出。

三、推廣建筑光伏系統(tǒng)的幾點建議

推廣建筑光伏系統(tǒng)，是引領(lǐng)低碳生活、推動綠色發(fā)展、建設(shè)美麗中國的“國家大事”，也是當(dāng)前形勢下擴大投資拉動消費的重要舉措。開展城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造，能拓展內(nèi)需促消費、擴大有效投資，又不會導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)，是做好“六穩(wěn)”工作的重要切入口。這兩項工作相結(jié)合，可以取得“一石多鳥”的積極作用。結(jié)合具體實踐，對結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造推廣建筑光伏系統(tǒng)，提出以下具體建議：

第一，促進(jìn)規(guī)劃統(tǒng)籌。各地應(yīng)從當(dāng)?shù)貙嶋H出發(fā)，抓緊編制本地區(qū)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造，以及光伏發(fā)電應(yīng)用規(guī)劃、年度建設(shè)計劃，有關(guān)電力企業(yè)也應(yīng)相應(yīng)編制推廣建筑光伏系統(tǒng)的規(guī)劃、年度建設(shè)計劃。各地及有關(guān)電力企業(yè)涉及建筑光伏系統(tǒng)的專項規(guī)劃、計劃，應(yīng)主動與城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造計劃有效對接，同步推進(jìn)實施。各地在城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造中，要充分利用線上線下手段，開展小區(qū)黨組織引領(lǐng)的多種形式基層協(xié)商，發(fā)動并輔導(dǎo)居民有效參與改造方案制定，在廣泛征求居民意見基礎(chǔ)上，將建筑光伏系統(tǒng)建設(shè)納入改造方案，并合理確定建設(shè)的類型、規(guī)模、區(qū)位。統(tǒng)籌建筑光伏系統(tǒng)資金，用于城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造，提高資金使用效率。通過政府采購服務(wù)、新增設(shè)施有償使用、落實資產(chǎn)權(quán)益等方式，吸引電力企業(yè)投資在改造的老舊小區(qū)建設(shè)建筑光伏系統(tǒng)，在提升老舊小區(qū)能源結(jié)構(gòu)的同時，更好地做好外墻、屋面維修和供電設(shè)施改造等工作。

第二，選擇適用實用技術(shù)。結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造推廣建筑光伏系統(tǒng)，是服務(wù)國家重點工作，盡全力改善老舊小區(qū)居民居住環(huán)境、提升居住體驗的有效措施。要想把這項好事辦實、實事辦好，還需要選擇適用老舊小區(qū)的技術(shù)路線，結(jié)合居住建筑的特點，合理設(shè)置太陽能光伏或光熱集熱構(gòu)件位置，太陽能構(gòu)件與建筑設(shè)計、安裝一體化、與外表面裝飾一體化。擬在老舊小區(qū)推廣應(yīng)用的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計，要本著合理性、實用性、高可靠性和高性價比（低成本）的原則，做到既能保證光伏系統(tǒng)的長期可靠運行，充分滿足負(fù)載的用電需要，同時又能使系統(tǒng)的配置最合理、最經(jīng)濟。特別是確定使用最少的太陽能電池組件功率，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)工作的最大可靠性和系統(tǒng)成本之間的關(guān)系，在滿足需要保證質(zhì)量的前提下節(jié)省投資，達(dá)到最好的經(jīng)濟效益。在具體應(yīng)用中，還要堅持因地制宜、精準(zhǔn)施策的原則，準(zhǔn)確獲得建筑光伏系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，包括太陽能輻射能量、蓄電池容量、光伏系統(tǒng)發(fā)電量與投資回報率等，為確定經(jīng)濟可行的技術(shù)路徑創(chuàng)造條件。

第三，適當(dāng)給予政策激勵。盡管建筑光伏系統(tǒng)前景廣闊，但在老舊小區(qū)的推廣應(yīng)用還處于起步階段。加上，目前太陽能光伏發(fā)電的投資回收期不可控，還需要國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策扶持和刺激。從國外的情況看，推廣之初政府給予補貼也是通常做法。以德國為例，德國是首批促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歐洲國家之一，自20世紀(jì)90年代末起，得益于政府對于光伏補貼政策的鼓勵，德國新增加的太陽能光伏電池裝機容量成倍增長，而自2013年德國議會開始討論光伏補貼削減法案后，新增加的太陽能光伏電池裝機容量明顯下降。從德國的經(jīng)驗看，值得推廣建筑光伏系統(tǒng)借鑒的激勵政策：一是政府延續(xù)光伏補貼政策；二是鼓勵和允許多余電量并入公共電網(wǎng)；三是推進(jìn)太陽能光伏產(chǎn)品的多樣化，包括類型的多樣和色彩的多樣變化，為建筑設(shè)計提供創(chuàng)造想象的空間。