如何做到让光伏建筑一体化在工业厂房大放异彩？

一、光伏建筑一体化，工业厂房的 “新宠”？

如今，全球都在大力倡导绿色环保和可持续发展，建筑行业也不例外。在众多绿色建筑技术里，光伏建筑一体化（BIPV）技术脱颖而出，备受关注。简单来说，BIPV 技术就是把太阳能发电产品和建筑结合起来，让建筑不仅能遮风挡雨，还能自己发电，实现 “光伏 + 绿色建筑” 的完美融合，这可太符合当下的发展潮流了。

 

这几年，我国提出了 “超低能耗、近零能耗建筑” 的理念，给 BIPV 产业带来了新的发展机遇。工业厂房采用 BIPV 技术有很多好处，能赚额外的电费收益、节能减排、给厂房隔热降温，还能节省传统彩钢瓦屋顶的投资，所以它很可能会成为建筑能源发展的新趋势。下面，咱们就深入了解一下 BIPV 在工业厂房中的应用情况。

 

二、光伏建筑一体化屋面系统：从起步到发展

建筑行业一直是我国能耗的 “大户”，改变这种高能耗的现状迫在眉睫。随着国家能源生产和消费革命、供给侧结构性改革以及绿色发展等战略的推进，光伏和建筑融合已经成为必然趋势。据统计，全国工商业（含公共建筑）屋顶和立面可安装光伏的面积加起来将近 80 亿平方米，这意味着光伏屋顶的发展潜力巨大。

早在 2000 年初，光电建筑就已经出现，当时主要以光电幕墙的应用形式开展了一些示范项目。不过，早期的光伏材料和建筑的融合度不高，这些项目大多由光伏材料生产厂家主导。而且，当时没有专门针对光电建筑的标准，只能参照地面电站的相关标准。虽然部分项目取得了一定的应用效果和示范效应，但由于光伏发电成本高，又缺乏国家统一的技术标准和相关认证，大部分项目都没能达到预期的效果。到 2018 年底，国内 BIPV 市场累计装机容量只有 1.1GW，和分布式光伏的发展速度相比，差距很大，市场规模也不足 50 亿元，整个行业还处于起步阶段。

 

以前，工业厂房应用的光电建筑一体化大多是 “建筑附加式光伏”（BAPV）模式。这种模式一般是分期建设，等建筑土建施工和彩钢瓦屋顶安装完了，后期再在屋顶安装组件支架和其他设备。这样做不仅会增加不必要的投资，屋顶结构还会限制光伏的设计安装，而且从美观度上来说也不太好。

随着光伏技术的不断进步，现在很多工业建筑开始采用 “建筑集成式光伏”（BIPV）模式。这种模式使用特殊设计的集成式 BIPV 光伏组件，直接取代原有的屋顶，让光伏组件成为建筑的一部分，实现了真正的一体化。

三、BIPV 在工业厂房应用的显著优势

（一）额外的发电收益：实实在在的 “赚钱利器”

对于工业厂房来说，安装 BIPV 系统就像是给自己找了个 “小金库”。比如说，有一个 1 万平方米的工业厂房，采用 BIPV 设计，安装了 1.2MW 的组件和配套发电系统，总投资不到 500 万元。在资源一般的地区，每年能发电 144 万度。要是这些电全部能在白天供厂房自己使用，按照白天工商业用电平均 0.8 元 / 度来算，每年就能节省 115 万元的电费，不到 5 年就能回本，这收益相当可观。

（二）节省厂房屋顶的成本：一举两得的 “省钱妙招”

新建工业厂房的时候，如果采用 BIPV 技术，就不需要安装传统的彩钢瓦了，直接在屋顶安装光伏 BIPV 屋顶发电系统就行，这样就能节省彩钢瓦的购置和安装成本。对于那些彩钢瓦寿命到了需要更换的工业厂房屋顶，也不用大费周章地改变厂房原有结构设计，也不用额外增加屋顶承载，直接用光伏 BIPV 屋顶替换就可以。一般彩钢瓦成本每平米在 100 元左右，BIPV 完美替代传统屋顶，能帮企业省下不少钱。

（三）更长的使用寿命：一劳永逸的 “省心选择”

传统的钢结构屋面一般使用 10 - 15 年就需要大修或者更换屋面材料，在这个过程中，不仅要投入不少资金，还会耗费大量时间。而 BIPV 光伏屋面发电寿命能达到 25 年，和传统彩钢瓦屋顶相比，BIPV 简直就是一劳永逸，大大减少了后期维护更换的麻烦和成本。

（四）助力零碳、零能耗建筑发展：紧跟绿色发展潮流

现在国家大力推动绿色建筑的发展，出台了很多关于绿色建筑发展的方案、实施意见和标准，一些省份还给出了绿色建筑项目补贴和激励措施，就是为了降低建筑能耗，实现超低能耗、近零能耗建筑的目标。《中国制造 2025》也对未来高端制造提出了新要求，智能和绿色成了未来制造业工厂的发展方向。BIPV 建筑自身产生的能量不仅能满足建筑物的能耗，甚至还可能有剩余，完全符合绿色建筑绿色、环保、节能的理念，是未来工业厂房发展的重要方向。

 

四、BIPV 在工业厂房的应用案例

（一）BIPV 光伏屋面替代彩钢瓦：旧屋顶的 “华丽变身”

江西丰城市有个仓库老厂房，原来的屋顶是石棉瓦屋面，坡度达到 18 度。后来采用了 BIPV 设计，施工人员先拆除了原来屋顶的石棉瓦和檩条，对新檩条结构进行了加固，然后通过合理设计，安装了 40.9MW 的 BIPV 系统。这个项目不仅利用了闲置的屋顶进行高效发电，还节省了屋顶维修的资金和时间。而且，预计改造后的屋顶使用寿命能延长到 25 年，让老厂房焕然一新。

（二）新建工业厂房屋顶：从设计开始的 “绿色选择”

江苏常州金坛直溪工业园的一个厂房，在项目设计阶段就引入了 BIPV 概念。建设过程中，按照节能增效和建筑一体化的思路，直接安装了 BIPV 屋顶发电系统，铺设了 2.05MW 的光伏组件。这样一来，既节省了传统屋顶的投资，又能获得电价收益，从一开始就为厂房的绿色发展打下了基础。

 

五、BIPV 在工业厂房应用的设计关注要点

（一）火灾隐患：不容忽视的安全问题

在 BIPV 系统中，高压直流电弧是引发火灾的主要因素，在屋顶分布式光伏发电火灾因素里，它占比差不多 45%。所以在设计 BIPV 直流系统的时候，一定要特别注意。可以参考《光电建筑技术应用规程》（T/CBDA 39 - 2020）里的要求，比如尽量减少使用直流线路，直流系统电压最好不要高于 80V，还要让光伏系统具备检测电弧发生的能力，每个光电建筑构件都要有和系统断开的装置。另外，组件的内外侧要使用防火耐燃材料，组件支架和支撑基础也要选用不可燃的材料，同时做好防雷安全设计，多管齐下，保障安全。

（二）散热：平衡节能与发电效率的关键

太阳能组件在工作的时候会产生热量，如果通风措施不好，这些热量就会进入室内，这样一来，不仅会造成耗能和节能的矛盾，还会让光伏的发电效率随着温度升高而降低。为了解决这个问题，要根据不同的建筑结构，通过安装气楼、无动力风机等方式，合理设计散热通道，利用空气对流把热量带走，保证 BIPV 系统的正常运行。

 

（三）防水：保障厂房安全的重要环节

防水是建筑一体化必须要重点考虑的问题。以前有些项目因为防水设计不合理，后期出现了漏水的情况。现在国内 BIPV 市场有多种防水技术路线，像导水槽 BIPV、光伏彩钢瓦 BIPV 和构件式 BIPV 等。比如说，有的项目通过合理设计导水槽系统，采用 U 型防水槽和 W 导水槽进行横向和纵向防水，水槽用卡扣式无穿孔连接，底部用橡胶条固定和密封，整个屋面表面没有穿孔连接，这样就有效避免了漏水的隐患。

（四）美观：提升建筑颜值的设计要点

BIPV 产品作为建筑材料，也要注重美观。在设计的时候，要合理规划方阵和检修通道，尽量减少电池片和彩钢瓦之间的间隙，让外观看起来更一致。同时，把直流电缆隐藏在组件和彩钢瓦下面，这样就能达到良好的建筑美学效果，让厂房既实用又好看。

（五）运维：确保系统长期稳定运行的保障

BIPV 产品的运维和传统 BAPV 分布式光伏组件不太一样。因为 BIPV 和建筑物紧密结合在一起，拆除和更换都不太方便。所以在设计的时候，一方面要合理规划检修通道，保证检修方便的同时，不影响屋面的功能和结构；另一方面，要选择可靠优质的组件。比如，有些组件采用半片技术，能减少热斑产生的热量，降低系统风险；正面机械荷载更强，能减少运维过程中组件出现隐裂的情况；使用镀铝锌钢板边框，双玻封装，能减少电势诱导衰减现象的发生。

 

六、总结：BIPV 在工业厂房的发展前景

综合来看，光伏发电建筑一体化屋面系统在工业厂房的应用前景非常广阔。它能给企业带来额外的电价收益，节省投资，而且造型美观，使用寿命长，防水性能也不错。不过，在应用 BIPV 技术的时候，也要特别关注光伏屋面的耐候性、安全性、防水、通风、密封和牢固等方面的要求，这样才能让 BIPV 系统在工业厂房中发挥出最大的作用。相信在未来，随着技术的不断进步和完善，BIPV 在工业厂房的应用会越来越广泛，为实现绿色建筑和可持续发展做出更大的贡献。