建筑光伏发电一体化研究进展与应用

　　【闻立时】各位领导、各位嘉宾，今天我首先要感谢“绿色建筑论坛”的主办单位和承办单位邀请我到这里来，介绍一下关于光伏产业有关的情况，我感觉到很高兴。因为从当前来看，光伏产业的发展在和建筑、房地产结合上是光伏产业加快发展的一个关键的问题，而且这样的结合对双方都是有利的。

　　我的报告题目有一些变化《光伏建筑一体化开辟了房地产业未来发展新天地》，原来的思路是以介绍房屋产业作为我的主导思想来做的，后来感觉到这个会议的主题是绿色建筑，应该看看光伏产业对于房地产行业将会带来什么新的动向，所以把这个题目进行了更改。

　　首先，我介绍一下光柱建筑一体化技术的概念和内容。在国际上通常把光伏系统与建筑做在一起叫做光伏和建筑集成。这个叫法的概念只是强调了做在一块，但是并没有强调他们相互之间到底应该怎么样，提出另外一个概念是主张要把光伏系统和建筑物进行一体化的设计，这是我们国家在近2、3年来发展光伏建筑的过程中逐步经过酝酿形成的独特的新概念，这种新概念有利于大幅度提高建筑行业的劳动生产力和降低成本，所以应该认识到和原来的提法“光伏与建筑集成”，前者是属于一个起步阶段的理念，而后者是属于进一步发展的高级阶段的理念。

　　具体说来，06年9月30号在太阳能学会的年会上，会议组织了8个单位做报告，介绍他们在建筑物的设计中用电池片取代房瓦和外墙装修的人造石板，并且统一安排建筑物和光伏发电系统的设计，使得光伏系统合理分布在房顶和墙体中，取得了显著降低光伏建筑造价的效果，当时的说法是可以在一体化设计中消化掉增加光伏系统导致的成本上升，达到了增加光伏中可以不增加房屋的造价，这是一个意义重大的概念的突破。

　　这次会议上建筑领域的代表还介绍了光伏建筑相关另外一个重要的概念“零能耗建筑”，一旦光伏建筑的发电量达到能够满足住户生活需求，称之为“零能耗建筑”，到那个时候国家将要制定标准，规定住房建设的申请只有达到了零能耗才会得到批准。可以想像，这样的一个情况将会对光伏产业的发展带来巨大的推动力。

　　随着人们对于光伏建筑一体化的内涵进行了扩展的研究，首先光伏建筑一体化设计应该既包括把建筑和光伏系统结合在一起来设计，但是同时设计中也应当把建筑物和墙体、房顶分解成为结构模块，就是一体化的结构模块，这样可以便于下一个阶段的一体化制造。在一体化的制造方面提出了要建立专用的生产线，并且用这种生产线对设计好的建筑模块进行大规模、高效率、低成本的制造，这又是一个新的概念上的突破。

　　而且还提出了一体化的安装，用电动的吊装设备把生产出来的结构模块集中安装成为房屋，显然一体化制造和安装将比单一一体化设计更进一步地大幅度降低房屋的建造成本。

　　根据上面的研究结果，我们可以看到光伏建筑一体化的核心建筑是一体化设计、一体化制造、一体化安装，而且辅助技术则包括了低能耗、低成本、优质、绿色的建筑材料的技术。低成本长寿命、资源环保型、半导体发光照明灯具，内墙表面的功能化，还有抗结雾结霜的功能，新一代节能环保型的二维化的家电。

　　因此，通过建材和资源富有型半导体照明灯具的研发，以及其他有关的材料和细节的研发，还可以在发展一梯化光伏建筑中持续不断地降低房屋造价和增加新的功能，改善居住条件，使新商品房更便宜、更适合人居住。

　　第二，房地产业未来发展的新天地。光伏建筑一体化赋予了建筑物以新的属性，首先使建筑物具有了能源的功能，建筑物不光是能够供人居住，他们还提供能源。其次，使建筑物具有了产出温室气体排放指标的功能，这是因为有了光伏发电是可循环的能源、是清洁的能源，不排出任何的有害物质也不会排放温室气体。使建筑物具有了良好的可以定量化描述的宜居特性，比如说空气的清洁性，刚才讲了内墙表面的功能化就包括内墙具有净化空气的能力。使建筑物成为承载和发展多种科技产业、产品的平台。上述新属性使建筑物增添的新的价值标准，随着光伏建筑一梯化的进一步发展，今后房产的升值将会逐步地转变到更多地依靠科技价值的含量和提升，和采用更加科学和严格的价格评价体系来，从而告别了房地产只能靠恶性炒作加快升值的时代。

　　以后房地产的升值和你发电的多少是有关系的，是和你室内的空气净化的效果有关系，和灯具的耗电量降低有关系。所以，这样的一种特征就使得房地产业将来会变成一个高度科学化，它的升值完全有科学的依据，是这样的一个产业。

　　其次，房地产未来还会使得建筑工程行业的属性发生巨大变化。1.使建筑工程变成了一种高度机械化自动化的高效率制造产业。2.使建筑行业可以拜托过去的泥瓦匠式的笨重体力劳动。使电动行业可以在多晶硅和太阳电池现有的高价位的前提下独立地大幅度降低成本，促进光伏建筑的迅速扩大面积，成为光伏产业新的突破口，成为发展光伏产业的急先锋。大家感觉到目前太阳能电池太贵，太阳能电池用的多晶硅的原料才贵，我们搞光伏建筑就没有什么发展前途。根据光伏建筑一体化的构想，这些问题我们可以在本行业内部通过技术上的革新，可以不断地降低成本。所以，因此可以使未来的房地产成为发展光伏产业的急先锋。3.使建筑行业成为通过市场渠道，为在我国体现实现“居着有其房”缓和社会矛盾、加快和谐社会创建过程作贡献的功勋行业。老的传统方式建房是很贵的，把建筑行业变成高效率的制造产业，这样建筑行业就有自己的主动权，可以想信息产业那样东西越做越好，价格还会越做越低。4.使得建筑行业能够协同采用多门高新技术，丰富建筑物的科技内涵，提高建筑物的使用价值，成为产品附加值高的高产出行业。5.所有这些，同时也使建筑工程行业极大地拓展自己的市场，发展空间，成为我国社会和经济发展的支柱型的产业。

　　未来的建筑业将逐步具备以下的行业特征：1.高的劳动设计率；2.高度的机械化、自动化和智能化；3.良好的工作环境，不像现在建筑行业是很辛苦的，工作环境是比较差的；4.未来的建筑业还会发展柔性和个性化建造，就是让住的房屋要根据用户的需求进行柔性和个性化的建造，具有各自不同的特点；5.高的产出率和利润率；6.高的设计、制造和研发创新能力；7.从家庭住房向多领域应用建筑物扩展的市场前景。比如说如果这个房子把它发电的部分进一步大幅度加强，它就可以变成一个发电厂，如果在加强发电能力的同时，又做得很高、很宽，达到工厂应用的要求，他就变成一些工厂用的厂房。所以如果把他做成比较小型，既有工作又有生活，又可以源源不断地提供电力，他就可以成为高速公路两旁的充电站，还可以提供燃油，就是把充电站和加油站做在一块。

　　1.通过推广初级的光伏建筑一体化设计，能够有力地促进光伏建筑的推广。刚才已经讲到了根据八个单位共同研究的结果，得到的一致结论就是光伏系统的造价可以消化在一体化设计中，这样一来用户就会感觉到很满意，本来我买一套房子要花这么多钱，现在我买一体化设计的房屋建筑，钱还是那么多，但是多了一套发电系统。所以这样的一个做法是非常地有利于在现阶段加强促进光伏建筑的发展。

　　2.光伏建筑的迅速增加，由于刚才那种一体化的推广结果光伏建筑会迅速增加，由此带来光伏发电量的增加可望在近期内引入量化的发电指标，特别是零能耗的建筑指标，建立科学化的建筑物、评价体系，使群众具体感受到光伏建筑的实惠所在，带动起群众性的光伏建筑的热潮。

　　3.这种群中心的光伏建筑的热潮，将推动一梯化光伏建筑的市场迅速发展扩大，以期在较段的时间内达到临界的容量，为建立自动化的光伏建筑一体化模块制造生产线打下市场基础。刚才我们前面提出了一个很吸引人的发展前景，从而推动现实房地产行业科学化的繁荣。

　　1.初级的一体化的设计能够取得明显的经济效益，应尽快予以产业化，以促进一体化光伏建筑的推广和发展；

　　2.充分利用好国家的各种优惠政策，加快光伏建筑房地产的发展，为尽早建立自动化的建筑模块生产线创造市场基础条件。

　　3.一旦一体化光伏建筑的自动化制造生产线开始发挥作用，建筑成本的大幅度下降，就会推动光伏建筑房地产产业迅速进入高速增长的时期，不仅自己发展成为大产业，还将推动我国高新技术产业和国民经济全面迅速地发展。

　　4.建筑与房地产两行业的融合，通过资源共享、优势互补，形成新的前沿科技领域，达到双赢，这已经是势在必行。

　　5.能否抓住建筑行业一体化光伏建筑未来的美好前景的机遇，关键在于政府强有力的引导，以及建筑和房地产两行业领导层的适时决策和及时决策。

　　光伏产业在最近5年之中发展非常之快，虽然在1、2年之前还有不少的人说光伏产业虽然好，但是量太少，解决不了大问题。实际上在2007年世界上制造太阳能电池的总量达到了4GW，什么叫做4GW？就是中国人日常叫的400万千瓦，这是一个多大的发电量呢？它是我国三峡水电站发电量的1/3，三峡是1200万千瓦，4个GW是他的1/3。再加上全世界和中国的发展速度又很快，所以估计在不久的未来，世界的太阳能电池总量和中国的太阳能电池总量都会达到一个更为惊人的水平。其次，光伏发电的成本逐年下降，预计2010年光伏发电每度电的成本是0.14美元，2015年将达到0.06美元。

　　刚才讲的这种估计应该说是有它一定的道理，但是和历年来的情况一样，很有可能这种下降的速度还会比预期的更快。最近世界上出现了华尔街金融风暴，这个下降的趋势根据我的看法来说，他不会因为金融风暴而改变、而变慢，相反的由于在金融风暴的过程中人们对于商品的要求比过去更为苛刻，这个下降的趋势会进一步地加强。

　　兆瓦电池的耗硅量04年为12吨到06年的10.5吨，07年9.5吨，下降的速度非常快。光伏发电系统能量回收周期不断缩短，这个问题有专家不太了解情况，认为光伏电池工作到它的寿命终止，发的电还不够，可以推倒重来。这是一个误解，这反映的情况不是现在的，也不是80年代的，而是更早年代的，很可能是50、60年代的情况。我们这里的数据可以看出来（见图），20世纪80年代后期回收周期为10年，这个时间当然是很长的，相当于它的寿命的1/3—1/2，但也不是一个用到坏了也回收不了。90年代周期是3—8年，本世纪初为2.5—6年，目前是2—5年，预期近期内可以降到1—2年。单晶硅电池正在逐步地被多晶硅电池和薄膜硅电池取代，估计大约是3—5年。

　　1.从国内来看，应该说我国光伏产业发展的形势也是非常好的，07年我国太阳能电池的总产量达到了1088MW，占世界总产量的27.2%，超过了日本和欧洲，位居世界第一。

　　2.2007年我国产出了太阳能所有的单晶硅、多晶硅的产量是11810吨，其中多晶硅片只有1130吨，多晶硅自产率不足9.6%。多晶硅的原料只严重不足。

　　3.11810吨硅锭/片中，单晶硅占到8070吨，占到68.3%，多晶硅片有3740吨，不足31.3%。国际上早在多晶硅电池的比例已经超过了单晶硅电池，目前单晶硅的保水前利已经降至10%以下，所以我国单晶硅电池比例如此高，影响到竞争力，对于企业来说这件十分危险的事情。

　　4.我国有10家光伏公司在境外上市，形成了国际化的光伏产业群体。这里面还没有包括先上市然后再加入到光伏行业来的那些公司。

　　5.近5年来，世界光伏产业平均年增速35%，而中国为150%。可以说这是信息产业过去也没有达到的，我们到的不是哪一年的增速，而是5年平均的，这是非常难做到的，所以这个增速是非常高的，在中国来讲这个增速更高了，是150%，中国07年增长了总量达到了1个GW，08年按这样的平均速度他应该达到100%增长应该是2GW，然后再加上1GW的一半就是2.5个GW。再看2010年的增长是非常大的，这种增长速度在世界上也一种空前的速度。

　　1.刚才我们讲到太阳能级多晶硅产业在中国的发展情况仍然不是太乐观，距离所需求还有很大的差距，但是可以看到太阳能级多晶硅逐步向中国转移，西方国家把他的技术和资金拿到中国来办厂，可以看到这种明显的趋势。

　　2.太阳能级多晶硅进入了多种多晶硅的工艺技术竞争时期，这是因为太阳能所需要的多晶硅他的纯度要求和成本要求，跟微电子信息级别的多晶硅的要求差别很大。所以说在这种情况之下，应该是分别针对最适合自己的市场目标，这系一个必然的发展趋势。

　　从不同的制备工艺来看，他们的发展事态分别为：1.改良西门子法技术的转化率低、能耗高，导致难以满足太阳能级多晶硅的低成本要求，因此他的经营风险在目前最大。2.硅烷法的的安全性已经逐步得到改进，有利于进一步规模扩展。3.冶金法，成本低、能耗低，并可以在若干年内使其电池光伏转化率达到较高的水平，逐步发展成为带养能级多晶硅的主流制备技术。4.目前工业环境存在环保、温室气体的排放和破坏森林等严重的问题，急需解决他的环保型、零排放的工艺，以创建环保型的硅材料的产业链。

　　在太阳能光伏产业的进展和问题，最后我们谈一下光伏电池的情况，由于硅材料是地球上资源最丰富的材料，所以他是光伏电池的最理想的材质，近期内产业化的首选。光伏电池按照其p—n结烟花分成三代，其中：

　　1.块体硅电池，属第一代光伏电池，虽然90年代已经达到了产业化，但是用硅量大，成本高，特别是单晶硅电池难以办法价格的要求，变成了逐步丧失竞争力的前景。多晶硅的电池前景比单晶硅的电池前景好得多。

　　2.第二代的光伏电池晶硅薄膜电池大幅度降低了成本，解决了刚才第一代电池的成本问题地但是光伏转化比较低，同时还存在光伏转化率衰竭的问题，它虽然比第一代降低了成本上了一个台阶，还不是线.第三代光伏电池是纳米复合硅薄膜电池，他是在第二代的基础上通过改进做成纳米复合硅多层膜达到的。通称建成“硅薄膜电池”，有可能通过采用多结多谱技术路线实现降低成本和高的光伏转化率相结合，降低 光衰减，并且有希望在近期5—10年内实现大规模的产业化。

　　特别突出的是，光伏电池上述进程的近期目标的实现，可以不受多晶硅高价位的影响。一个原因因为他用硅的量只有第一代的光伏电池的1%，同时作为硅薄膜电池他用的原料是硅而不是多晶硅，这种情况之下可以肯定薄膜电池的成功将不受多晶硅价格高的影响，因此纳米硅复合电池将成为太阳能光伏产业第二个独立的突破口。第一个突破口就是新型的多晶硅集成和还原的工具。第三代光伏电池应该是第二个突破口，二第三个突破口前面已经讲到了，那就是光伏产业一体化他也可以摆脱多晶硅高价位的影响。

　　当前，人类工业化社会面临着各种类型的重大挑战，比如说资源能源的枯竭，环境污染，生态破坏，疾病流行等等，同时最近十几年中经济全球化已发展到很高的水平，在这个里面跨国大公司是经济全球化最积极的鼓吹者、推动者和受益者，当然全球化中带来的产业大转移是全球化过程中影响力最为土地的一道亮丽的转移，包括制造基地的转移、软件外包、委托加工等。而经济全球化产业大转移，不仅给跨国公司带来了丰厚的利润，同时也使发展中国家加快了崛起的过程。其中包括中国、印度、巴西、墨西哥、俄罗斯、南非、委内瑞拉等，都是发展得比较的国家。

　　在这个过程当中，由于刚才讲的这个过程所以这些国家发展得比较快，而最近一年多的时间，能源危机和金融风暴又表现得非常突出，刚才讲的三个突破口，特别是光伏建筑一体化对于增强中国的国力、稳定中国的发展都有重要的作用，所以根据我们刚才讲的那些内容，我们可以得出以下几点看法：

　　1.光伏建筑一体化技术的产业化将大幅度降低建筑成本，推动建筑工程的现代化和高技术化，催生光伏建筑房地产行业，其结果是不仅能够在现有多晶硅高价位条件下，促进光伏发电快速发展，而且还能够带动我国经济整体的发展。

　　2.多晶硅还原和提纯新工艺、纳米符合薄膜硅电池、光伏建筑一体化是当前我国太阳能光伏产业三个相互独立的突破口，可以在不受多晶硅高价位影响的前提下，分别各自攻破难关，因此我国光伏产业前进的步伐可以依靠不同领域、各自独立的技术团队的努力而大大加快。

　　3.以上两点，也是既有利于保障国计民生，维持近5年来我国光伏产业大发展的良好势头，稳定我国国民经济的大局，增强我国地康国际金融风暴的实力。

　　“低成本，这是未来光伏产品的必然趋势。”高纪凡认为，低成本包括技术成本和非技术成本两个方面。在技术成本上，光伏企业通过持续的技术革新，目前产品的技术成本已降至很低，可以满足平价上网的要求；在非技术成本上，当下的状况是在总成本中占比较高。随着国家和地方的政策支持、税费改革以及投资环境的改变，非技术成本有望进一步降低，且空间很大。这方面期待各级政府主管部门更大力度的支持和部门间的相互协同。