第二章中外太陽能建筑的比較

11三月2024第二章中外太陽能建筑的比較一、美國早在上個世紀40年代，美國麻省理工學院就開始利用太陽能集熱器作為熱源的供暖、空調(diào)系統(tǒng)研究，先后建成了w號實驗太陽房。這些實驗太陽房，即是最早的主動式太陽房。到70年代以后；特點：技術上可行，經(jīng)濟上不可行。w號實驗太陽房又有華盛頓近郊的托馬森太陽房和科羅拉多州丹佛市的洛夫太陽房等主動式太陽房的示范建筑建成。這些太陽房的成功運行，說明太陽能供熱、空調(diào)系統(tǒng)在技術上是完全可行的，但由于投資較大，推廣普及程度不及被動式太陽房。直到進入90年代，由于開發(fā)出更加高效的太陽集熱器和吸收式制冷機、熱泵機組，應用范圍才得以擴大。20世紀90年代，因開發(fā)出更加高效的太陽集熱器和吸收式制冷機、熱泵機組，應用范圍才得以擴大。太陽能住宅稱為建筑物一體化設計，即將太陽能電池直接嵌入墻壁和屋頂內(nèi)。美國太陽能建筑的發(fā)展極為迅速，在國內(nèi)形成了完整的太陽能建筑產(chǎn)業(yè)化體系。比較著名的示范建筑有：位于新澤西州普林斯頓的凱爾布住宅；位于新墨西哥州科拉爾斯的貝爾住宅；位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太陽房；位于加利福尼亞州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅，以及位于新墨西哥州科拉爾斯的戴維斯住宅。這些建筑采用壁爐或電散熱器作輔助熱源，但太陽能供暖率均在75％以上，有的已達到100％，例如阿塔斯卡德洛住宅。

二、日本1974年日本通產(chǎn)省制訂了“陽光計劃”，并按此計劃建造了數(shù)幢太陽能采暖空調(diào)試驗建筑（矢崎實驗太陽房），多年來日本太陽能采暖、空調(diào)建筑穩(wěn)步發(fā)展。從1994年實施的“朝日七年計劃”，到2000年將安裝16.2萬戶房頂太陽能系統(tǒng),總?cè)萘窟_18.5萬kw。據(jù)最新數(shù)據(jù)，到2001年底，日本國內(nèi)已建設光伏系統(tǒng)5.2萬套，光伏組件總安裝容量312MW。日本岐阜羽島，諾亞方舟三、德國目前，德國每年生產(chǎn)的太陽能電池的發(fā)電能力為2.5MW。1990年開始實施由政府投資支持，提出“10萬套太陽能屋頂”，當前已建起了許多不同類型的太陽能建筑，其中主要的三種類型：德國柏林，中央車站1、生太樓太陽能電池代替玻璃幕墻，屋頂安裝太陽能電池，屋頂設置儲水設備，收集和儲存雨水，用來澆灌屋頂上的草地。2、太陽能房屋能在基座上轉(zhuǎn)動跟蹤陽光的太陽房屋，由小型太陽能電動機帶動，它跟蹤太陽能所消耗的電力僅為該房屋太陽能發(fā)電功率的1%。3、零能量住房這種住宅100%靠太陽能，其向南開放的平面是扇形平面，可獲得很高的太陽輻射能，其墻面采用蓄熱能力較好的灰砂磚、隔熱材料及裝飾材料。中國臺灣高雄，騰龍體育場，1.1MW瑞士伯爾尼,萬科多夫球場，1.3MW第二節(jié):國內(nèi)外住宅建筑太陽能應用狀況一、國外太陽能熱水器：成熟技術光伏發(fā)電技術：一定程度的推廣和利用。二、國內(nèi)太陽能熱水器：技術成熟，應用世界第一。種類：（1）悶曬式熱水器是將集熱器與儲水箱合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉（2）循環(huán)式熱水系統(tǒng)集熱器有平板式、全玻璃真空管。光伏發(fā)電：同國外相比還有很大差距。悶曬式熱水器循環(huán)式熱水系統(tǒng)光伏發(fā)電第三節(jié):太陽能建筑的發(fā)展動態(tài)一、我國發(fā)展現(xiàn)狀我國太陽能建筑的研究和應用還停留在第一階段“九五”期間，“太陽能空調(diào)”列入科技攻關計劃。成功地建成兩座有一定規(guī)模的實用性太陽能空調(diào)系統(tǒng)一是中科院廣州能源所在廣東省江門市建成的100kW太陽能空調(diào)系統(tǒng)。二是北京市太陽能研究所在山東省乳山市建成的100kW太陽能空調(diào)系統(tǒng)。太陽能空調(diào)及供熱系統(tǒng)的成功應用，為第二階段的主動式太陽房創(chuàng)造了條件，隨著太陽電池不斷提高效率、降低成本，利用光伏技術解決建筑物用電問題是切實可行的。我國發(fā)展第三階段的太陽能建筑時機現(xiàn)已經(jīng)成熟。中科院廣州能源所在其實驗大樓建一座全部依靠太陽能供電，供熱和供冷的示范性太陽能建筑，太陽能利用總效率高達80%以上。我國被動式太陽能房屋的技術已日臻成熟。主要表現(xiàn)：以提高室內(nèi)舒適度為目標，由群體太陽能建筑向住宅小區(qū)、太陽村、太陽城發(fā)展。各地還制訂了包括推廣太陽能建筑的陽光計劃：蘭州市“陽光計劃”，投資4.28億元，計劃在郊區(qū)建設73.3萬平米的太陽能住宅小區(qū)。甘肅省臨夏市建成了占地9.8ha（公頃），建筑面積9.2萬平米的太陽能小區(qū)。2000年10月，我國首座太陽能建筑系統(tǒng)樣板房在常州天合鋁板幕墻建造有限公司研制成功，該樣板房的使用面積達90平米，具有發(fā)電、節(jié)能、環(huán)保和增值功能，可提供生活、辦公用電，最短使用時間期限為30年中國無錫，尚德研發(fā)中心大樓，1MW中國青島火車站,非晶硅103KW保定市電谷錦江國際酒店江蘇無錫拍攝的巨型太陽能發(fā)電幕墻二、國內(nèi)外發(fā)展趨勢（一）國外太陽能建筑的發(fā)展趨勢首先是“主動式太陽房”成為太陽能建筑的主導產(chǎn)品并大規(guī)模開發(fā)。其次是“零能建筑”投入商業(yè)運營。零能建筑：這種建筑由“太陽能屋頂”提供全部建筑所需要的能量，一般在屋頂安裝2—4kW太陽能電池，且與電網(wǎng)并網(wǎng)。由于太陽能電池價格較高，尚處實驗階段。美國“百萬太陽能屋頂計劃”：1997年提出，是美國面向21世紀的一項由政府倡導、發(fā)展的中長期計劃。該計劃目標是：到2000年將安裝101.4萬套太陽能住宅（包括聯(lián)網(wǎng)屋頂光伏系統(tǒng)和太陽能供熱系統(tǒng)），光伏組件的總裝機容量達302.5萬KW.歐盟也計劃在2010年建成50萬套太陽能屋頂.英國政府推出“百萬幢綠色能源建筑”。國外太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。（二）我國太陽能建筑的發(fā)展趨勢綜合考慮我國的社會經(jīng)濟發(fā)展水平，被動與主動相結(jié)合是太陽能建筑現(xiàn)實的發(fā)展方向。第四節(jié)太陽能建筑發(fā)展的國內(nèi)外對比研究目前世界范圍內(nèi)90%以上利用的是太陽能的光熱和光電兩大類型。能反映太陽能建筑光熱應用的狀況最直接的指標是太陽能熱水器的各類數(shù)據(jù)，目前學術界和產(chǎn)業(yè)界較為通用的是太陽集熱器面積的數(shù)量指標。能反映太陽能建筑光電應用狀況最直接的指標是光伏電池的各類數(shù)據(jù)，目前較為通用的是光伏電池容量指標和成本指標。一、太陽能建筑光熱應用國內(nèi)外對比（一）數(shù)量對比1、應用數(shù)量對比太陽能熱水器的保有量及年新裝量，穩(wěn)居世界第一位。截至２００６年，我國太陽能熱水器運行保有量達９０００萬平方米，占到世界太陽能熱水器應用面積的６０％左右；年生產(chǎn)能力超過２０００萬平方米。使用量和年產(chǎn)量均占世界總量的一半以上。2、人均占有量對比在人均擁有太陽集熱器面積數(shù)量上，我國處在較低的水平。（二）太陽能建筑光熱應用國內(nèi)外技術形式對比目前太陽能熱水器主要有四種應用形式：平板型、真空管型、簡易型（悶曬型）、聚光型1、聚光型主要是利用反射光在反射鏡面的焦點處將能量聚集的特性，在技術上屬于較為高端的產(chǎn)品，其熱效率較高。目前只有美國對其實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。全自動聚光式太陽能熱水器系統(tǒng)槽式聚焦器：塔式聚焦器碟式聚焦器2、真空管型其結(jié)構(gòu)類似熱水瓶膽，二層玻璃之間抽成真空，大大地改善了集熱器的絕熱性能，提高了集熱溫度。其熱損耗率最低，熱效率最高。120型真空管太陽能熱水器3、平板型是在集熱器中利用銅、鋁或者銅鋁合金等金屬制作的熱管來吸收太陽能。易吸收，但熱損耗較高，熱效率低，但其成本和價格較低。4、簡易型屬早期產(chǎn)品，以家庭自制居多，主要是通過一個較大儲水容器進行悶曬，熱效率非常低，且受天氣影響很大。太陽能保溫水箱真空管型在我國應用最廣。截至2003年，真空管型太陽能熱水器在我國的市場分額已達到了83%以上，而簡易型太陽能熱水器市場份額已經(jīng)縮小至2%左右。(三)太陽能建筑光熱應用國內(nèi)外應用領域?qū)Ρ劝l(fā)達國家:除利用太陽能熱器提供家庭熱水和熱水工程以外,分別還用于采暖、空調(diào)、工業(yè)用水、游池加熱等對技術要求較高的領域。我國：太陽能熱水器主要用于生活熱水和熱水工程領域，其中生活熱水占絕對優(yōu)勢地位。國外太陽能采暖系統(tǒng)應用實例二、太陽能建筑光電應用國內(nèi)外對比（一）數(shù)量對比全世界光伏電池產(chǎn)量以每年超過30%的速度增長，2003年世界光伏電池產(chǎn)量762MW.2003年我國光伏產(chǎn)業(yè)總的生產(chǎn)能力達到了38MW,實際產(chǎn)量達到了15MW,占世界產(chǎn)量的1.96%,世界排名在印度和中國臺灣之后.(二)太陽能建筑光電應用國內(nèi)外技術類別對比1、電池品種方面光伏電池可分為：多晶硅電池、單晶硅電池、非晶硅電池和其他金屬化物電池。其中多晶硅和單晶硅統(tǒng)稱為晶硅，占光伏市場近90%。多晶硅技術最為成熟，所占市場份額近50%。我國光伏電池生產(chǎn)能力中非晶硅電池3MW，晶硅電池35MW，在晶硅電池中，多晶硅電池為27MW。2003年我國光伏電池的實際生產(chǎn)量為15MW，其中晶硅電池13MW，非晶硅電池2MW。2、在電池技術性能方面衡量光伏電池技術性能的一項重要指標是光電轉(zhuǎn)化效率，即對于吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能的量的度量標準。單晶硅電池在研究水平下的光電轉(zhuǎn)化效率：世界是24.7%我國是20.3%在生產(chǎn)水平下的光電轉(zhuǎn)化效率世界是20.1%我國是14.7%多晶硅電池在研究水平下的光電轉(zhuǎn)化效率世界是19.8%我國是14.5%在生產(chǎn)水平下的光電轉(zhuǎn)化效率世界是16.8%我國是12.5%我國的技術水平距離世界水平還是有一定距離.3、電池成本方面世界主要生產(chǎn)商成本2.3—2.5美元/W,發(fā)電成本0.1—0.25美元/Kw.h我國成本26—30元/W高于世界水平(三)太陽能建筑光電應用國內(nèi)外相關企業(yè)對比無錫尚德太陽能電力有限公司2002年底建成一條10MW多晶硅電池生產(chǎn)線,2003年擴大為25MW,2004年中達到50MW的生產(chǎn)規(guī)模,為光伏產(chǎn)量世界排名第八.(四)太陽能建筑光電應用國內(nèi)外發(fā)展規(guī)劃對比21世紀初始,許多國家紛紛制定推動光伏技術和工業(yè)發(fā)展的各項規(guī)劃.日本光伏發(fā)電裝機容量在2010年達到5GW美國2010年美國光伏發(fā)電裝機容量將達4.7GW澳大利亞2010年光伏發(fā)電的裝機容量達0.75GW中國2010年光伏發(fā)電的裝機容量達320MW(五)國內(nèi)外太陽能建筑光電利用對比研究結(jié)論對國內(nèi)外各類數(shù)據(jù)資料進行詳盡的對比,因而在我國太陽能建筑光電利用方面可以得出如下幾條結(jié)論(1)與成熟國際市場相比,國內(nèi)市場的容量還非常小,應用推廣程度還是非常落后.(2)技術進步較快,但仍有差距,無自己優(yōu)勢產(chǎn)品,技術設備需引進,無自主知識產(chǎn)權.(3)光電企業(yè)規(guī)模,實力及投入力度都不大,難以形成規(guī)模效應.(4)光電發(fā)展規(guī)劃偏于保守,規(guī)劃中的發(fā)展速度及總體數(shù)量都遠遠低于世界水平.太陽能建筑作為一種新型的,符合可持續(xù)發(fā)展要求的建筑,在目前的發(fā)展階段還存在著造價偏高的問題,這使其與僅利用常規(guī)能源的建筑難以形成有效競爭,沒有相應的激勵機制和政策,是難以被開發(fā)商和用戶接受的.(七)國際太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的原因能源安全的需要保護環(huán)境的需要第五節(jié)國內(nèi)相關激勵機制和政策國務院提出了“因地制宜，多能互補，綜合利用，講求效益”的十六字方針，有力地推動了可再生能源的開發(fā)利用工作。（一）推動可再生能源發(fā)展的法律法規(guī)綜述（1）電力法：其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，國家鼓勵和支持可再生能源和清潔能源發(fā)電，電力生產(chǎn)企業(yè)要求并網(wǎng)運行，電力經(jīng)營企業(yè)應當接受。（2）節(jié)約能源法：其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，國務院和省級政府應當安排用于支持能源合理利用及新能源和可再生能源開發(fā)的資金。（3）森林法：其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，森林包括以生產(chǎn)燃料為主要目的的薪炭林。（4）水法其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，鼓勵開發(fā)利用水能資源，建設水電站。（5）大氣污染防治法其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，實行總量控制，實行大氣污染物排放征收排污費制度，推廣清潔能源的生產(chǎn)和使用。（6）水污染防治法其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，與水電工程，火電廠含熱廢水排放，地熱利用，大中型沼氣工程等有關。（7）環(huán)境噪聲污染防治法其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，與風電建設有關。（8）原電力部“并網(wǎng)風力發(fā)電的管理規(guī)定”其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，規(guī)定電網(wǎng)管理部門應允許風電場就近上網(wǎng)，并收購全部上網(wǎng)電量。（9）國務院批轉(zhuǎn)國家計委，科技部“關于進一步支持可再生能源發(fā)展有關問題的通知”（1999年）其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，3000KW以上的可再生能源發(fā)電項目，銀行貸款給予2%的財政貼息。（10）國務院批準發(fā)布的“當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄”（2000—07—27）其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，太陽能、地熱、海洋能、生物質(zhì)能及風力發(fā)電；秸桿分解利用新技術及關鍵設備制造，城市垃圾處理技術開發(fā)及設備制造。（11）國務院批準發(fā)布的“中西部地區(qū)外商投資優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)目錄”（2000—06—23發(fā)布）其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，水電，風力和太陽能發(fā)電建設及經(jīng)營，利用外資項目，進口的自用設備免征關稅和進口環(huán)節(jié)增值稅，減按15%稅率征收企業(yè)所得稅。（12）國務院（新能源與可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十五”規(guī)劃）（2001—10發(fā)布）其中關于可再生能源的內(nèi)容表述為，明確提出太陽能光熱利用是發(fā)展的重點之一；應堅持以市場為導向，以企業(yè)為主體，以技術進步為支撐，加強宏觀引導，培育和規(guī)范市場，推動和促進太陽能熱水器產(chǎn)生邁上一個新臺階。（二）推動建筑領域開發(fā)可再生能源規(guī)定的綜述建筑領域是能源消費大戶,