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光伏建筑一体化（BIPV）是通过将光伏组件与建筑材料结合，让传统建筑变成可以发电的节能建筑，从而推动建筑从耗能向节能、产能转变。
2022年，住建部与发改委联合印发了《城乡建设领域碳达峰实施方案》，其中明确指出：推动光伏建筑一体化建设，到2025年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。根据兴业证券测算，BIPV装机总潜力约在1500～2000GW，对应市场规模将达到7.5～10万亿元！今天的文章，我将详细梳理BIPV项目的设计流程、应用形式、项目收益测算内容。我找到了5份方案提供给朋友们参考，帮大家了解项目全流程。目录
1、BIPV实用项目方案
2、BIPV四大应用形式
3、BIPV项目设计原理
4、BIPV投资收益分析
我汇总BIPV项目方案及收益测算方案，以下为部分内容截图，如需下载全套方案，共同号“低碳新风”。
1、BIPV项目安装方案
2、BIPV项目设计方案
3、BIPV项目技术方案
4、BIPV项目收益测算
5、BIPV项目案例介绍
随着建筑行业的迅速发展和建筑设计师们的奇思妙想，建筑外围护的形式越来越多样化。而作为建筑外围护结构的一种深化表现形式，光伏建筑一体化在建筑物上也出现了多种多样的应用形式，下面介绍几种BIPV在建筑中的运用形式，供大家参考。BIPV在建筑物的应用
利用采光充足的玻璃幕墙层间区域及需要进行遮阳设计的立面区域，安装光伏幕墙，集建筑装饰、建筑遮阳与发电一体化。其结构原理玻璃幕墙完全相同，幕墙形式可做成全隐框、全明框、半隐框等多种形式。光伏玻璃幕墙系统可按照工程定制或对原幕墙系统进行结构改造；光电面板背面可衬以不同颜色，以适应不同的建筑风格。光伏幕墙集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一体，把光电技术与幕墙技术相结合，代表着幕墙技术发展的新方向。其通过太阳能光电池和半导体材料对自然光进行采集、转化、蓄积、变压，最后联入建筑供电网络，为建筑提供可靠的电力支持。光伏幕墙节点图
玻璃采光顶是建筑的组成部分，随着建筑物跨度越来越大，通过建筑幕墙、门窗已不能满足建筑物室内采光的需要，需要在大跨度屋面设置玻璃采光顶进行室内采光。光伏玻璃组件与采光顶结合进行创新设计，可以让绿建设计融入建设全过程。结构上采用横隐竖明半隐框设计，对于有防火要求的需满足建筑屋面防火要求。对于无防火要求的光伏采光顶，可采用点支式玻璃采光顶及铝合金框架式玻璃采光顶。光伏采光顶节点图
护栏是建筑物防护安全设施的重要防护构件，在朝向和阳光良好位置，选用光伏玻璃替代常用玻璃、金属等，不仅可以满足安全防护需求，也可以利用太阳能发电，一举两得；光伏玻璃与栏杆结合进行创新设计，结构安全可靠，完美隐藏线及接线盒更美观，施工简单便捷。光伏护栏节点图
光伏遮阳棚是未来最具发展潜力的建筑光伏应用形式之一，具有以下三点：在合理安装角度下，有利于光伏组件最大限度的接受太阳辐射，提高光电转化效率；可以阻挡阳光进入室内，利于控制和调节室内温度，降低建筑物空调负荷，起到节能减排的作用；光伏组件作为一种新型的建筑遮阳构件，可以节约遮阳材料，丰富建筑。光伏遮阳棚节点图
建筑光伏一体化系统的设计主要可分为光伏系统的设计和建筑系统的设计。光伏系统的设计是结合现场的具体场景匹配用电侧的用电要求基于项目地点的太阳能资源、温度等环境因素下计算出合适的太阳能组件方阵， 匹配相应设备容量，达到整体系统的经济性和合理性 。建筑系统的设计是其作为建筑结构的一部分需要满足使用性能的要求，其次需要满足结构稳定、经济、美观的要求。太阳能并网发电系统的设计过程主要包括电气专业、热力专业、屏蔽静电专业和机械专业 等，其中关键的过程是分析现场的环境资源情况、匹配用电量需求和平衡系统 。系统总的设计原则是在达到发电量最大化的前提 下，确定 经济性最高的系统组合 。系统配置的设计主要考虑两种因素：分析用电量需求 、环境资源和主要设备选型；用专业仿真软件进行模拟仿真，并比对校核。输入数据主要包括：安装地点的日照辐射
方阵倾斜面的日照辐射
环境温度参数
系统电压
负荷能量需求
控制器调节特性与参数
太阳能光伏电池组件的特征参数
系统供电可靠性和供电电源可用率
用计算机仿真方法计算出结果参数，主要有：
太阳电池方阵的倾斜角和方位角
太阳能光伏电池组件的数量
当地的气象资料：主要有逐月平均太阳总辐射量，直接辐射及散射量，年平均气温及 最高、最低 气温，连续阴雨天 情况 、最大风速及 冰雪 等特殊气候情况。一般选取过去20年内的累计气象数据 。气象站一般只提供水平面辐射总量 、直接辐射量及散射辐射量 ，需要结合项目的倾角折算 成倾斜面上的太阳辐射量。利用历年逐月平均水平面上太阳直接辐射及散射辐射量 折算出 逐月辐射总量，然后计算 全年平均日太阳辐射总量 以及 太阳电池方阵发电量。根据太阳能光伏方阵的电流、 电压及功率数据 ，参照主机设备的性能参数 ，选取合适的 设备型号及数量 。3、太阳能发电系统设计步骤-建筑结构系统方面的设计建筑光伏一体化系统可安装在工业厂房屋顶替换原有的围护结构，为厂房屋顶增加发电功能，按照产品结构的不同将主流产品分为：建筑物太阳能光伏夹层玻璃、构件型、导水架和金属背板型。建筑物太阳能光伏夹层玻璃产品是将太阳能电池和一层或多层玻璃层集合在一体，构造中是由上下两层玻璃将太阳能电池进行封装，并通过内部热熔性胶膜将玻璃与太阳能电池联结，是能单独提供直流输出的最小发电单元。具体可以根据太阳能电池片与玻璃的结合方式分为层压到带有夹层的玻璃板上和直接安装在多层玻璃单元的空腔中两种形式。面板材料使用的是双层玻璃，玻璃的型号、尺寸及相关参数可以根据建筑要求进行个性化设计，可以是普通钢化玻璃、超白钢化玻璃、低辐射玻璃、着色玻璃等原片的复合，也能够以基本单元复合成性能更好的 单层中空、加胶真空玻璃型。中间层封装材料宜选用聚乙烯醇缩丁醛（ 简称PVB）主要由树脂、增塑剂和其他材料组成，具有透明、耐热、耐寒、耐湿、高机械强度等特点，并具有同建筑物的 50 年使用寿命 。晶硅光伏组件与屋面压型钢板一体化构件主要包括晶体硅太阳能发电组件、压型钢板以及两者的连接部件，简称构件式建筑光伏一体化系 统。在结构上可作为一个完整的整体并在受到外部载荷时仍可保持结构连接特性，可作为独立应用的最小电力单元。该系统核心的光伏屋面自上而下主要依次是：檩条、保温棉、防水透气膜、可滑移支座、压型钢板和光伏组件，兼容常规工业厂房的檩条暗藏型和露明型保温系统及安装方式 。光伏组件选用2mm 的钢化玻璃、正面 EVA 膜、高效单晶 Perc 电池片、聚烯烃弹性体封装绝缘胶膜（简称POE）和钢化玻璃组成。同时外力导致的电池变形幅度更低组件支撑结构由过去传统的四点式支撑改变为每隔30cm的跨距提供条状支撑使得组件受力更加均衡大幅度降低使用过程由于外界受力导致的组件隐裂 实现系统发电量的可靠保证。金属屋面系统选用厚度为0.6mm 的镀铝锌钢板通长版型，也就是屋脊到屋檐采用通长的整块钢板，无需搭接，可有效降低因搭接缝导致的漏水风险。压型钢板纵向搭接采用360度直立锁边技术，保证钢板之间连接可靠不漏水；另外锁边间隙也采用了丁基胶填充，可以有效防止毛细现象导致的渗漏。导水支架建筑光伏一体化系统主要包括横向和纵向的导水槽、常规太阳能组件、固定压块、胶条、收边等部分构成，达到了建筑物防渗漏、抗沉降、防伸缩的基本要求，同时能抵抗较高的风荷载、雪荷载、采光性能良好、较好的通风性能，同时能保温隔热且防震防水，在后期的运行维护阶段相对容易 。屋面导水功能主要依靠组件表面自然排水，小部分水在气压差的作用下流到下面的排水槽，再通过横向 U 型防水槽和纵向 W 型导水槽垂直交叉的导水槽排出，组件横向接触的短边采用压块固定，组件纵向接触的长边采用 T 型胶条固定，导水槽同时可起到固定太阳能组件的功能。金属背板式建筑光伏一体化系统是太阳能组件背板采用镀锌铝合金背板，组成锁扣结构，替代或覆盖屋顶的安装方式。其中，太阳能组件正面采用钢化玻璃，拥有3600Pa 的正面静态载荷，中间复合光伏发电层，构成不燃性复合材料架构外部尺寸2100*1400mm。综上所示，现行适用于工业厂房屋顶类建筑光伏一体化系统主要分为建筑物太阳能光伏夹层玻璃、一体化构件式、导水 架和金属背板型四类，随着技术进步，各类产品均有已建成的案例供研究。针对典型工商业BAPV/BIPV光伏屋顶的投资经济性构建简单的模型并进行测算。假设光伏屋顶的投资方与用电方为同一主体，且光伏发电全部自用。由于BAPV实际安装中光伏组件之间存在一定的空隙，实际有效发电面积将低于相同条件的BIPV，我们假设BIPV实际有效发电面积比例为95%，BAPV为85%。项目建设期0.25年，运营期25年；光伏组件的发电效率在前五年衰减5%，之后以0.5%/年的速度线性衰减，25年共衰减14%；后续维护费用方面，BAPV0.06元/瓦·年，BIPV0.04元/瓦·年，此外BAPV项目须在运营15年后更换一次彩钢瓦屋顶，成本按300元/㎡测算；电价方面，取工业用电均价0.73元/千瓦时。假设安装2000㎡的光伏屋顶，建成首年预计BAPV发电29.8万kWh，BIPV发电38万kWh。若业主初期选择全部以自有资金投资，BAPV项目预计投资回收期5.87年，IRR=15.25%，BIPV项目预计投资回收期5.87年，IRR=16.36%；若业主选择贷款投资，年利率6%，贷款期限5年条件下，BAPV项目预计投资回收期7.32年，IRR=34.02%，BIPV项目预计投资回收期7.31年，IRR=35.33。若业主不能将发电量全部消纳，或光伏投资方与建筑业主并非同一主体，则需将项目的部分或全部发电量并网出售。由于目前光伏余量上网出售的价格普遍低于工业用电价格，余量上网比例越高，屋顶光伏项目收益率机会越低。假设光伏余量上网折合所得税后价格为0.42元/kWh，则若余量上网比例20%，自有资金投资光伏项目回收期将延长至6~7年；贷款投资光伏项目回收期将延长至8年左右。若光伏投资方并非建筑业主，选择将发电量全部并网出售，则自有资金投资BIPV的投资回收期约10年，贷款投资BIPV项目回收期超13年。也就是说，工商业建筑光伏项目发电自用比例越高，投资收益越好。根据目前国内工商业建筑的能耗情况，建筑光伏项目发电量还不足以覆盖建筑本身的用电量。以某国内典型四层商业建筑为例，占地面积3.43万㎡，每月耗电量约为161万kWh，假设对其屋顶进行BIPV光伏改造，预计每月发电量仅为48万kWh左右。因此，目前建筑光伏的发电量基本可以由建筑本身消耗完毕，无需并网出售。预计短期内大部分建筑光伏项目将以自用为主。光伏项目所在地的年均有效光照时间会直接决定光伏发电量，是影响光伏屋顶收益的重要因素。国内年均有效光照时间最长的新疆西藏地区有效时间可达1600小时以上，而最短的重庆地区只有700小时左右。以BIPV项目为例，假设当地年均有效光照时间为800小时，自有资金投资回收期为7.49年，贷款投资回收期则为9.35年。若年均有效光照时间为1300小时，自有资金投资回收期为4.42年，贷款投资回收期为5.51年。2021年国内分布式光伏EPC项目中标均价在4元/瓦左右，其中2021Q4中标最高价为4.75元/W，最低价为3.32元/W。从2022年2月的部分屋顶分布式光伏项目来看，单价在3.42-4.95元/W之间。若2025年国内建筑光伏平均报价进一步下降至3元/W，假设未来国内工商业用电价格不变，则到2025年自有资金投资的BIPV光伏屋顶项目投资回收期可以降至4.67年，内部收益率预计可以达到20%以上；贷款投资的BIPV光伏屋顶项目投资回收期预计为5.82年，内部收益率超过60%。
