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建筑用光伏光热一体化组件技术要求标准发展报告

DevelopmentReportonTechnicalRequirementsforBuildingIntegratedPhotovoltaic-ThermalComponents

摘要

本报告围绕建筑用光伏光热一体化（BIPV/T）组件技术要求的标准化工作展开研究。在国家双碳战略背景下，BIPV/T技术作为建筑领域可再生能源利用的关键路径，其标准化需求日益凸显。报告系统分析了该标准立项的政策依据、技术必要性和行业价值，指出当前BIPV/T组件在建筑应用中存在的标准缺失问题，特别是性能评价体系不统一、建筑适配性规范不足等痛点。标准内容涵盖术语定义、分类标记、技术性能指标（含16项关键性能参数）、试验方法及检验规则等完整技术体系，创新性提出综合太阳能转换效率评价方法，统一发电与集热性能的协同测试标准。实施后将填补行业空白，预计可提升组件综合能效15%以上，推动建筑可再生能源替代率达标，为城乡建设领域碳达峰提供关键技术支撑。

关键词：光伏光热一体化；建筑一体化；可再生能源；碳达峰；性能评价；BIPV/T；solarenergyutilization；buildingintegration

正文

一、标准立项背景与战略意义

1.政策驱动需求

根据《2030年前碳达峰行动方案》要求，2025年城镇建筑可再生能源替代率需达到8%，新建公共建筑屋顶光伏覆盖率需超50%。建筑运行碳排放占全国总量21.9%（住建部2022年数据），BIPV/T技术通过同步实现电力供应与热能生产，可使建筑表皮太阳能利用率提升40%以上（NREL研究数据），是达成政策目标的核心技术手段。

2.技术整合需求

现有光伏组件标准（如GB/T18911）与光热系统标准（GB/T4271）存在测试条件不兼容问题：

-光伏效率测试在25℃标准温度下进行

-光热效率测试需在动态温差条件下评估

导致综合性能评价缺乏统一基准，制约产品优化设计。

3.建筑安全需求

建筑集成应用需满足：

-抗风压性能（≥2.5kPa）

-耐撞击性能（符合GB/T29551要求）

-防火等级（A2级以上）

现行单一技术标准无法全面覆盖这些交叉要求。

二、标准技术框架创新

1.多维性能指标体系

构建3E评价维度：

-Energy：包含额定集热效率（≥45%）、光电转换效率（≥18%）、综合太阳能转换效率等核心指标

-Engineering：规定耐压（1.5倍工作压力）、热冲击（ΔT=80℃）、耐冻（-30℃）等工程适应性参数

-Environment：明确湿热气候（85℃/85%RH）、沙尘等特殊环境下的性能保持率要求

2.协同测试方法

创新设计同步工况测试法：

```math

η_{total}=η_{PV}+η_{T}\times\frac{T_{fluid}-T_{amb}}{G}

```

其中η_PV为发电效率，η_T为热效率，G为太阳辐照度，建立电热耦合评价模型。

3.建筑适配性规范

-尺寸模数：与建筑幕墙标准（JGJ102）协调，推荐1200mm×600mm等建筑常用模数

-安装接口：规定结构性连接与防水节点的技术要求

-运维通道：预留≥500mm检修空间

三、行业影响分析

1.产业链整合效应

标准实施将推动：

-光伏企业与暖通设备制造商技术融合

-新型选择性吸收涂层（如TiNOX）研发加速

-预测2025年市场规模达80亿元（CAGR25%）

2.碳减排量化效益

以10万㎡示范项目测算：

-年发电量：1500万kWh

-年供热量：2.3万GJ

-年减碳量：1.2万吨CO2e

主要参与单位介绍

中国建筑科学研究院作为本标准牵头单位，是国家建筑节能与可再生能源利用工程技术研究中心的依托机构。该院在BIPV/T领域具有突出技术优势：

-建成国内首个BIPV/T多工况测试平台，获CNAS认证

-主持编制GB55015《建筑节能与可再生能源利用通用规范》等12项国家标准

-完成北京副中心、雄安新区等重大项目的太阳能集成系统设计

-拥有23项光伏光热一体化相关专利（含5项发明专利）

研究院联合光伏龙头企业（隆基、晶科）、建筑设计院（中国院、华东院）及检测机构（CQC）组成标准编制组，确保技术要求的先进性与可实施性。

结论与展望

本标准的制定将系统解决BIPV/T组件在建筑应用中的标准缺失问题，其创新性体现在：

1.建立全球首个针对建筑集成场景的光伏光热协同评价体系

2.提出等效太阳能利用率新指标，突破传统分立评价局限

3.形成覆盖设计-生产-检测-安装的全链条技术规范

未来发展方向包括：

-开展与IEC/TC82、ISO/TC180的国际标准