→这是《环球零碳》的第302篇原创

今年8月，有报道称特斯拉再次发力屋顶光伏，可能将于年底推出Solar Roof v3.5，它是光伏建筑一体化的一种，该产品将光伏电池嵌入了钢化玻璃中。

Solar roof还是特斯拉虚拟电站布局的一部分。特斯拉此前宣布在美国加利福尼亚州推出虚拟电站计划，利用其太阳能发电屋顶Solar Roof以及储能电站Powerwall，在白天收集太阳能，用户不需要用电时，将闲置电量输送给电网。

其实在这之前，特斯拉在2016年推出的光伏产品Solar Roof因频频出现安全事故而遭遇业务暂停、客户投诉等风波，可现在依然坚持光伏建筑，背后的原因或许是特斯拉依然看好这个赛道的未来？

特斯拉看好的光伏建筑一体化，有个专有名词，叫BIPV(Building-integrated photovoltaics），是指把光伏发电系统和建筑同时设计、施工、安装，两者融为一体。可最大限度利用建筑物吸收阳光，所产生的电力可提供给建筑物使用，实现绿色和经济的共同发展。

在这里，光伏作为建筑物外部结构的一部分，可作为屋顶、天窗、建筑物外立面等的替代物品，既具有光伏发电功能，又能承担建筑构件和建筑材料的作用。

跟BIPV紧密相关的另一个概念是BAPV(Building-attached photovoltaics），指的是附着在（安装在）建筑物上的太阳能光伏发电材料，也称为“后安装型”建筑太阳能光伏，即在已完成的建筑物上安装光伏材料，这些光伏材料的主要功能是光伏发电，不承担建筑物透光、防水、遮风等功能，也不破坏或削弱原有建筑物的功能。

目前，在市场上，BAPV由于安装简单，产品化发展而成为更主流的光伏建筑类型。而BIPV直接将设备作为墙体或屋顶，美观、安全性高、经济等优势突出而逐渐火爆出圈。

在我国，未来随着绿色建筑和相应标准的确立，光大证券预计到2030年BIPV装机总容量可达36.7GW，总市场规模可达近1000亿元，约占全球市场的1/6。

尽管市场空间很大，但BIPV真正大规模、商业化推广，还有比较长的路要走。主要原因是光伏建筑一体化，需要光伏圈和建筑圈携手同行，考虑和受制约的因素也比较多。

光伏建筑一体化现状到底如何？还存在什么样的挑战？

01 各国纷纷出台政策支持光伏建筑

建筑行业一直以来是全球能耗大户。根据中国建筑节能协会数据，我国建筑全生命周期能耗总量占全国能源消费总量比重为46.5%。其中，建筑运行阶段的能耗占全国能源消费总量比重为21.7%。要解决建筑运行阶段的能耗，毫无疑问，光伏建筑是最有效的解决方案。

这也是各国纷纷出台相关政策支持光伏建筑的重要原因。

今年4月，我国住房和城乡建设部发布的国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB55015-2021)要求新建建筑应当安装太阳能系统，做到全年综合利用；在7月发布的《城乡建设领域碳达峰实施方案》也一再提到推进建筑太阳能光伏一体化建设，新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。

欧盟的REPowerEU方案也提出，到2026年，欧盟所有屋顶面积大于250平方米的新建公共建筑和商业楼，必须强制安装屋顶光伏；到2027年，所有满足条件的现存建筑屋顶必须强制安装光伏；到2029年，所有新建的住宅楼必须安装屋顶光伏。

从政策来看，无论是美国、欧洲还是中国市场，光伏建筑的发展潜力巨大。在业界的美妙设想中，未来全球所有的屋顶都有望装上光伏发电系统，建筑由能耗大户华丽转身为微型电站。

从经济角度出发，原本建设一栋大楼是固定支出，如果结合了光伏发电系统进行建设，就相当于是一项投资。后期产生电力可用于大楼本身的照明等用电需求，节省很多成本。

据北极星太阳能光伏网的某钢结构厂房实际工程数据显示，BIPV比BAPV每平方米节省约164元，它也代表了绿色建筑的未来发展趋势。国内各省市不断推出相关政策，在资金、技术、人才等各方面支持 BIPV的发展。

2019年国家发改委印发了《绿色生活创建行动总体方案》，将绿色建筑行动列入创建内容之一。2020年住建部等7部门印发《绿色建筑创建行动方案》，提出推动超低能耗建筑、近零能耗建筑发展，推广可再生能源应用。此后各省市针对超低能耗建筑示范推广的政策陆续出台，在财政补贴、非计容面积奖励、备案价上浮、绿色信贷等方面提出了政策优惠。

02 BIPV“跨界难”， 光伏与建筑如何有机结合？

从BIPV概念被提出到现在，我国历经近20年才迎来了它的风口。但是风口之上的BIPV，与发展迅速的光伏行业相比，仍存在市占率低，普及程度低等问题。据统计我国每年约有40亿平米左右竣工房屋面积，但近些年BIPV的市占率仅有2%。

“BIPV现在处于‘内冷外热’的阶段，我们‘光伏圈’打得火热，但是与之相关的建筑行业热情度不高，关注度不够。一直都是光伏人想把PV装在建筑上。”中国BIPV联盟主席施正荣博士曾在中国BIPV联盟年度论坛表示。

今年3月，住建部发布《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，提出了“到2025年，完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上”的量化目标。

这个量化目标的设定，再也不是光伏人的一厢情愿，现在建筑师同样需要PV。可是，知易行难。大家都知道，建筑是人活动的场所，将光伏发电系统安装在建筑上首先要做到对人友好、安全。这就意味着它需满足建筑的安全、防水、防雷、抗风揭、保温、防火等特性。

但现在有不少光伏建筑项目做法简单粗暴，直接将地面电站的做法和经验搬到建筑上，并没有充分考虑建筑的功能。例如，光伏组件的安装忽略对建筑热工性能的影响，造成夏季屋面通风散热问题；忽略对光伏系统进行荷载计算、构件承载力复核计算，对建筑使用周期内的安全系数造成隐患

这些问题产生的主要原因在于，当前光伏产品大多是针对地面光伏电站的要求而设计生产的，对于BIPV产品研发制造时，并未真正以一体化理念去考虑光伏材料建材化，难以满足建筑防火、防水、耐候等要求。另外，BIPV安装过程即是建筑结构施工过程，需专业建筑施工团队介入，而非光伏企业安装。

以大同未来能源馆BIPV项目为例，北京建工集团作为其所在园区的EPC总承包单位，全面负责工程设计、建设及建成后运营管理。未来能源馆的光伏方案由北京建工集团能源团队打造，光伏材料由光伏企业定制供应，施工团队则负责解决施工难度大精度要求高的问题。

因此，要实现真正的光伏建筑一体化，光伏圈和建筑圈必须携手同行，在建筑规划阶段开始统筹考虑建筑的地理位置、场地条件和自身设计，既要保证BIPV发电效率，也要实现建筑的基本使用功能，包括安全性能、对室内环境质量的影响以及观赏性等。

建筑设计是一个多专业协同工作的过程，光伏系统设计需要加入其中，与各专业都建立紧密联系，以保证设计的完整性和可靠性。如果光伏设计独立或滞后于建筑设计，势必会带来方案的反复调整，延误工程进度，增加额外成本。

03 BIPV“收益难”，千亿市场怎么打开？

从BIPV广阔的市场前景来看，确实能在全球范围内引起业界的注意。据统计，到2030年，全球BIPV市场规模约达6000亿元。

因此，特斯拉在多年前就入局BIPV，以26亿美元高价收购光伏公司Solar City，并于2016年推出Solar Roof，直接将电池片作为瓦片安装在屋顶上，兼具屋顶和发电功能。特斯拉还专门设计了定制配件、通风口和天窗，最大程度保障屋顶颜色一致性与造型美观度。

那时埃隆•马斯克曾放下豪言，声称会将屋顶光伏业务拓展到中国和欧洲，让每座房子变成光伏电站。然而6年过去了，现实给了马斯克沉重一击，Solar Roof目前仅在美国获准安装，并且它在全美的销售与实际安装情况也远远落后于当年的计划。

去年，马斯克承认，特斯拉犯了“大错”，屋顶的复杂程度太高。他们很难拿出一套通行方案：有的屋顶凹凸不平、有的基层有问题、有的撑不起Solar City的太阳能瓦片。如果要定制化解决，整体价格会比特斯拉最初预估的贵2、3倍。总结而言，户用市场需求太过复杂，兼顾美观、结构、发电效率并没有那么容易。

在中国市场也有不少企业开始布局，如英利集团、汉能集团，隆基股份、晶科能源等。最引起业界注意的是，早在2019年，隆基股份就已经开始建设旗下首座BIPV工厂，2020年首款装配式BIPV产品“隆顶”（”LONGi Roof”）正式下线。在去年，隆基股份又收购森特股份，光伏制造与金属围护龙头的联手，开创了光伏企业与建筑企业股权合作的先河，或将打破跨行业协作的壁垒，实现优势互补，探索出BIPV市场拓展新模式。

但现阶段，BIPV推进的最大的问题在于造价昂贵，算是建筑行业中的“奢侈品”。无论是公共建筑、住宅建筑、工业厂房，采用BIPV的成本是首要考虑的因素。为了满足建筑的需求，光伏企业需要进行定制化操作，对颜色、透光度、尺寸等进行标准化同时降低成本。从特斯拉的经历来看，这难度极大。

另外，BIPV市场也需要一个成熟的商业模式。光伏建筑项目全周期涉及多方利益主体，包括建筑业主、电站投资商、设计单位、施工单位、系统产品提供商、建筑使用者及运维服务提供商，这其中的责任与收益划分尚不明确。在生产建设端，BIPV方案决定权归属不明朗，将直接影响项目质量及效益。在发电运营端，在规模尚小的市场现状下，现有的运维管理模式能否应对BIPV项目更高的资源技术要求仍有待验证。

无论是美国、欧洲还是中国，BIPV目前还称不上主流。不需要为特斯拉再度发力或隆基切入太过激动，无论对建筑行业还是光伏业，这都将是一场持久而漫长的改变。

（参考文献详见阅读原文）

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