关于太阳能光伏建筑一体化的现状与发展(访沈辉教授)

2007-01-16     中国太阳能网     主持人:广东省房地产业协会会长陈之泉

沈辉:中山大学教授

　　主持人：今天的演讲嘉宾是沈辉教授，我先介绍一下他的情况。他是中山大学物理科学与工程学的教授。后来荣获了斯顿硕士学位，回国以后建立了太阳能材料和纳米功能研究队伍。从2000年起，与德国的太阳能系研究所和应用研究所建立了密切的合作关系，沈辉教授主要从事能源供电纳米技术的研究。沈辉教授曾在04年第十四届国际太阳能会议上特邀做了专题学术报告，还与德国的太阳能系研究所合作。沈辉教授是中山大学博士生导师，现在带的研究生是24名，其中博士后5名，博士生5名及硕士生10名。

　　主持人：沈辉教授与他人合作，发表过多篇研究论文，理论研究相当的深厚，今天我们很荣幸的请到了沈辉教授作专题关于太阳能方面的研究，题目是《太阳能光伏建筑一体化的现状与发展》。今天我们人虽然不多，博览会是最后一天，但是听太阳能很多人对技术问题不大感兴趣，这三天时间以来，所有各个场我都去看了看，比较热门的是关于房地产策划、经济发展、企业化经营管理，这些方面听的人比较多，而技术性比较浓的，这些场馆不多，封闭式垃圾管理、循环经济等等听的人不多，们今天是享受博士生待遇。希望大家能够认真的听，下面请沈辉教授作演讲，大家欢迎。

　　沈辉：谢谢陈会长，他以前是广东省建设厅的厅长，多少年来一直大力宣传太阳能。这个会议，他跟我讲了这个事，我也很愿意来跟大家一起讨论，我想人不多，也可以有更好的讨论的氛围。今天主要是讲一下德国、日本的太阳能经验，结合广东，以及全国的发展，包括我们做的一些工作，一起与大家讨论一下。

　　沈辉：首先向大家宣传一下，我们关于太阳能利用的发展观，太阳能利用不会减少地球的资源，不造成环境污染，是任何化学原料都不能相比的。如果用在合适的地点，也是可跟常规能源技术相比。太阳能工业是百年产业、千年产业。从我国先也得太阳电池生产技术和应用水平向方面来看，比其他可再生能源技术相比更未成熟，应该优先发展太阳能产业，我国太阳能光伏发电应该有计划在发达地区推广、城市示范推广。

　　沈辉：大概半年的时间就会公布中国太阳能，但是不管怎么说，政府还是非常重视的。比如在贫困和落后的地方推广这个东西，这个是我们以前讲的，但是现在是在发达地区，在国外也是在发达国家，我觉得应该在我们东部发达地区率先推广。看一下这张图（PPT ）。这个是一个未来太阳能的预测，我们目前人类大概有两三百年的发展，我把上亿年的太阳能储存的能源会消耗殆尽，比如是煤、天然气等等。那么这样的情况下，人类怎样发展，包括德国、美国、日本等都做了一些预测，我现在还没有看到我们国家的预测，但是这个非常有参考意义的，他们都在采用这张图。从2003年开始，太阳能发电占到了一个很大的份额了。红色的是太阳能的光热，像太阳能可以超过70%在人类能源消耗里面，煤、油、天然气会走下坡路，这个是在200年之后，包括我们所用的油料全世界也只有40年了，所以目前比较有充分依据的就是太阳能了，当然这个要靠大家去实践了。

　　沈辉：从国际的能源发展战略来看，大力发展可再生能源，实现多种能源互补，我们国家是利用煤作为当家的，比如在未来20年会有多种能源。比如风能、太阳能、石油、天然气等共呈的。但是不管怎样说，人类从利用昨天的阳光到直接利用天阳光过渡会实现，我们讲昨天的阳光是煤、油等等，而今天的是光电转化等等，我估计到2050年可能会实现光伏发电。

　　沈辉：目前我们只占0.7%，发展空间很大。而德国是超过了10%，到2010年目标是12.5%，2020年是20%，2030年是30%，核电站全部由可再生能源替代。已经占到了他整个电力的1%，我们根本是忽略不计。如果按照这样讲的话，太阳至少可以存在50亿年，当然我想地球人类肯定不会存在这么长时间，我想从这个角度讲，太阳能是取之不尽，用之不竭的。从现在发展来看，人类找到了两种最好的方法，就是太阳能光热和光电也好，就是跟建筑结合。另外一个就是电网发电，将来就是一个建筑本身就是一个太阳能的工程，它可以利用网、光来进行转化。完全可以依靠它来生存。到2010年，2020年，有的可能要提前，太阳能要和传统的发电持平。包括国外西班牙、意大利他们都在开始，预测在2030到2050年光伏发电将会更高。

　　沈辉：大家是懂建筑的，在整个建筑耗能占整个耗能德国是三分之一，我们也是三分之一，光伏建筑一体化是太阳能利用最佳的形式，要跟建筑结合。这个是非常好的。另外是太阳能从独立系统到并网发电。我们国家的偏远地区，青海、西藏等等，我们有几千万人缺电，在这种情况下，我们利用太阳能发电是一种扶贫，但是大家知道，独立系统是不环保的，要大量的炼磁，在西方已经逐步的取代了，他们99%全部是并网发电，只有个别的，比如一些交通的，另外是微波发送站等等，这个是微不足道的，才是独立系统，其他基本上是并网发电，这个概念很好，白天有太阳的时候发电。晚上的没有太阳，用送电，太阳能发电其一个调风的作用。发达国家主要推广的是光伏发电。

　　沈辉：我国处于一个初期，我想可能在东部沿海地区，像江苏、广东、上海等地区进行城市小规模推广，最好的形式就是光伏建筑一体化加并网发电。我们广东在太阳能特别是光伏方面是遥遥领先的，但是02年之后被江苏拉开了，江苏省成为世界上整个太阳能炼磁的一个基地了，包括上海和河北等以太阳能作用经济新增长点，在这点上广东是落后的，广东有一个优势，就是它是一个最大的市场，是一个窗口，包括江苏，在深圳的尚德，尚德是一个上市企业，用了5年时间在美国上市了，到今年位置是超过了10亿，去年产值是18亿，盈利14亿及今年超过了40亿，盈利18个亿，没有一个企业会这样神话般的发展。比如随州的一个也是一个光伏企业，还有一个江苏的林洋，保定的都是，还有江苏的天河也在等待上市。

　　沈辉：在今年和明年陆陆续续在美国上市，也标志着我国太阳能蓬勃发展的一个信号。讲到太阳能发电，要提提目前德国在欧洲的整个发展情况，德国是最先提出这个计划的，然后是日本和美国，今天像斯瓦辛德带整个州提出了。比如德国在家里发一个电，国家给补助是6毛钱，实际上政府也做了非常好的事，我认为像节能和环保也好，利用可再生能源是最大的环保，多用太阳能发电，就相当于是保护了煤和石油了，也减少了排放。他们把所有的电价涨1毛钱，然后再来补助一些人，大概是十几个国家，包括像韩国也开始都实行这样类似的政策。德国有一个非常详细的，比如是根据你装的量，比如是30千瓦，大于100千瓦的，有不同的补助，要跟建筑结合非常紧密的，最终可以得到6毛钱的补助，假如要占用耕地面积的，价格要低一些，大概这样的一个方式。从05年逐步的减少了，是按5%的减少。像日本一样，你做太阳能光伏系统，也给5%的补助。

　　沈辉：大家看一下这个图（PPT），大家可以看这个州，它有一个啤酒节，他们到05年底已经安了886兆瓦，而我们只有60兆瓦，是这样一个情况，所以大家看一下这个图，德国已经超过了2000兆瓦了，进入03年以后是一个翻倍的增长。PPT 这个是他们各个州的。他们的发电总量，德国跟我们相比的话，太阳是非常不丰富的，我在德国生活过五年，每天要带伞的。他们阳光比较充裕的是南部，在西方来讲，如果每年的连续日照地域500个小时，可利用的不多。而广东大概是2100—2200个连续日照时间，德国有自己的理念，他们认为，我们不在乎从太阳里面拿到太多，我们拿到我们该拿的就可以了。他们1000瓦的不超过3度，而我们是每天平均1000是超过了3度，是3.2度更高一点，在海南岛更多了。德国人完全是一个环保的理念——我们利用太阳能发电不会减少什么，不用白不用。而我国是以煤为主发电，可是现在越来越少了。

　　沈辉：这些是日本的一些图片（PPT ），大家可以看到，都是屋顶上每家都装着几千瓦，而在德国也是如此，他们的每一个村庄都会有几个屋顶。我国特别是广东，都是高楼大厦，怎么发展？其实中国的基数发展非常大，你就把别墅安装起来，需求量也很大了，还有一个市场就是东部沿海，发达的农村，因为他们都有屋顶，不像我们在城市里面屋顶很小，我觉得中国基数很大，光把高档别墅区利用起来，就是百个尚德都供应不过来。像德国也是比较多的，目前日本和德国是做得最好的，目前德国的安装总量已经超过了日本了。当然这两个国家，大家可以想象一下，日本的能源全部是进口的，所以他们发展太阳能是一个坚定不移的选择。而在德国的老百姓对核能是坚决反对的，所以他们的核电是很头疼的事。所以德国政府也没有办法，前不久我们实验室来了一个德国人，给我们安装设备，我们卖了一个太阳磁的测试设备。

 

 

　　沈辉：我看他和我年龄一样的，我问他有几个小孩，他说没有，我说你是不是没有小孩的，德国人一般是很实在的，他说我喜欢，他说我们生不出来，而且说不是他一个人，周围邻居都是这样。有可能是他们孩提时代，都是跟法国的核电站有关，但是现在又找不出证据。当然合理发展核能是应该的，但是从这个事来讲，德国人是从小就开始培养这样的观念了，我的小孩也在德国上小学，他的老师就教我的儿子从小要学什么，他的老师经常要我讲中国的文化，他说学物理、化学的都是坏蛋，他们从小就灌输这样的理念，像我们是大力宣传的。这个就说明两个国家的理念不一样了。特别是德国的历史的环保意识。国外目前太阳能发展是张扬性的，因为他比较贵。

　　沈辉：（PPT）这个是英国建的一个19千瓦的。（PPT）这个是美国的博物馆上面也全是太阳能发电。（PPT）这个是德国的柏林火车站，也是太阳能电磁的。PPT 这个是布来梅的太阳能，82户的小区，加价都是用太阳能的。这样可以降低成本。可以作用建筑材料也可以发电。（PPT）这个是我拍的图片，是在德国。大家看一下，这个屋顶上都有突出的，一开始把新盖的德国房子就可以做。德国很有意思，我多次到那里去，了解了很多的情况，德国的很多的电工都改行了，都改成了太阳能发电了。有一次一个电工给了一个火柴，就是相当于它的名片一样，因为他改做太阳能了。目前世界上最大的太阳能电站就是在德国，都是在50兆瓦以上的。（PPT）这个是德国当地的一个杂志编辑写的话，早上看电表转动，随太阳升高，电表越转越快，直至下午随太阳下落电表转动慢慢后停下，一天下来20欧元入帐，以前是梦想，如今成现实了。

　　沈辉：（PPT）这个事目前整个发展的情况，太阳电磁怎么跟建筑结合，今天是一个房博会，实际上太阳电磁作为一个建筑材料有很多技术材料做保证的。第一种是太阳电池的种类：从颜色来看，主要是黑色和蓝色，尺寸是8寸，比较少，主要是5、6寸，从单晶来说效率是16-20%，从多晶硅来说是15%—18%了。还有非晶体硅电磁，效率较低5-8%。还有其他薄膜电池：CIS-黑色，内联直接形成组建，效率较高9-12%。还有一些是特殊的电池。（PPT）这个是他们的各种晶体硅太阳能电池图片。实际上太阳能电池本身是一个安全玻璃。就是即使玻璃碎了也不会脱落。PPT就是说太阳电池建筑材料可以直接把它做成网。这个是德国人做的是窗子，是非晶硅的。这些都是很好的事例。在今天来讲都实现了。PPT从安装结构来讲都满足了建筑的需要。

　　沈辉：另外从目前来看，我们可以做成跟踪的，做成最高的使用效率，还可以采用中空玻璃形式的，也可以做成透光型组件的。比如玻璃幕墙等等，而且是最高档的一种。（PPT）安装完全和建筑是一样的，当然里面有一个通线的问题。其他就是一样的方式。我经常看到广州的地铁出入口都是玻璃做的，我想如果是太阳电池做的话就会很有档次。从示范到大力推广，从屋顶光伏到建筑继承，光伏组建成为一种新兴的建筑材料。按照建筑特点与形式特殊设计制造光伏建筑在太阳能建筑中魅力无比，尽量满足最佳发电角度（屋顶）；显示太阳电池具有观赏性。太阳能建筑设计与建造专业公司的出现，也就是我们说的绿色建筑。

　　沈辉：实际上这些专门的设计公司已经在德国、日本已经有了，这个是一个新兴的行业，我下面会逐步的展示一些图片，我想搞建筑的，太阳能建筑的组件也是最有魅力和动感的材料。当然我们要总体的说，特别是建筑师要参与。我们做了一些示范，这个（PPT）是我们实验室的模型。比如在广东有盖屋顶的就很好了，另外平顶的我们也有，就是平改坡，也可以这样来做。大家可以想想，我国建筑所占的密度，哪怕是十分之一，和百分之一，他所起到的作用也是很大的，像南方来说，遮阳、挡雨、幕墙、平改坡都是很好的。比如是别墅、高档社区等等是很好的，所以我现在一般是向富人来宣传太阳能了。

　　沈辉：我认为现在就开始了，尤其是富起来的人更应该环保，用的是太阳能的电，而不是传统的电能。我想有经济能力的人应该是有能力享用的。所以从这个来讲，对社会会带来很好的意义的。（PPT）现在是一个电池工厂，这个是非常的完美，全部是太阳电池板吐出来的。后面有很大的厂房。而且专门是做建筑材料的，然后进行设计及安装。这个是德国的一个家庭，全部是用太阳能，用太阳能制热，发电，包括它的墙和窗户，就是充分利用太阳可以生存下去。就是靠阳光可以做一切的事，当然目前造价比较贵，比如像煤发电，就这么便宜，这样是没有道理的。没有把对整个环境的破坏等算进去，包括对整个环境和生态的影响，没有算这个帐，所以我们要全面科学的考察。

　　沈辉：目前我国来看，安装数量比较少，但是现有的条件来看，整个品位也不高，德国包括美国等法家国家都是张扬的。这个是名字叫做“太阳方舟”。他就是针对地球，这个是三洋的，他们有很多大公司，都是搞太阳能的，他们都把太阳能作用未来产业的一个新的经济增长点，因为电力是非常安全的、方便的，所以说日本的企业全部是这样的，所以他的产量占到了全世界一半以上。大家可以看一下它的环保的概念，所以日本人还换算了一下，就是它等于多少森林了，是这样一个概念，目前太阳能主要是环保的概念。（PPT）这个是德国做的一个建筑，广场或走廊天棚，很漂亮。特别是适合南方，因为广东珠江边，还有很多空旷的地方，夏天晒得很，有很多人用塑料的，很难看的。我再讲一些重要观点。我们应该从独立系统到并网发电，这样更环保、安全和少维护。然后是从光伏屋顶到建筑一体化。建筑耗能占总能耗三分之一，建筑材料功能化，每一栋建筑本身就是一坐太阳能利用工厂。城市优先发展，从节能环保城市开始，利用现有电网，调峰作用，公共照明等等。政府率先利用太阳能，办公大楼、公共建筑等大力推广光伏发电。光伏发电是最佳的发电形式，简单、清洁和永恒，与燃料电池结合最佳能源组合，终究成为主要的发电形式。

　　沈辉：在光伏建筑方面，德国、日本走在了前面，代表了人类可再生能源利用的发展方向。我国应该根据实际情况，制订切实可行的发展计划。光伏与建筑可实现完美结合，现以德国旭格公司工程为例，了解光伏建筑一体化的实际案例，太阳电池将成为最具魅力的高档建筑材料之一。大家可以通过这些图片（PPT）可以看到这个公司做的一些工程案例，证明了我们所说的。这个是德国的一个建筑，可以遮阳挡雨，从颜色的匹配上是非常的漂亮，蓝天、白云，很漂亮。（PPT）这个非常适合我们广东的旗楼，我觉得是非常的完美。PPT在德国，作为光伏幕墙非常的漂亮，一定要和建筑是一体化的，可以把水箱放在家里，因为现在的住宅也很大了。可是国内却不能推广，也不知道为什么。我曾经到昆明看到了，他们利用的太阳能热水器非常成功，但是也有很大的负面影响，整个城市不成样子了，乱七八糟，到处是管道，城市景观很成问题，所以没有一个统一的布局。我国很多的管理部门，特别是在建筑商要先走一步，包括盖楼的时候，就是想到利用太阳能的管道，包括它的角度和安装，要在一体化上考虑。

 

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