北京太阳能光伏产业发展概况

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引言

为促进绿色发展，促进人与自然和谐共处，党的二十大报告明确指出“协调促进降碳、减污、扩绿、增长，促进生态优先、节约集约、绿色低碳发展”。一方面要求“加快绿色转型发展模式绿色转型”，加快产业结构、能源结构、交通结构的调整和优化；另一方面，要求“积极稳步推进碳达峰碳中和”“重点控制化石能源消耗控制化石能源消耗”“促进能源清洁、低碳、高效利用”“加快新能源体系规划建设”。为实现碳达峰、碳中和目标，预计到2030年，我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿KW以上。

本文主要从光伏建筑一体化的维度出发，初步探讨了太阳能光伏产业在旧金山和北京这两个纬度相同的城市在建筑领域的应用。

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旧金山太阳能光伏产业发展概况

(一)地方政策和基本情况

(1)鼓励地方政策发展

加州(以下简称加州)“加州”）制定了10层以下新建住宅和工业建筑的州法规，要求建筑留出15层％屋顶空间，准备安装太阳能。2016年，旧金山市议会辖下的公用事业委员会通过了太阳能(光伏发电系统或太阳能热水器)的法律法规，要求新建10层以下的房屋和工业建筑安装太阳能(光伏发电系统或太阳能热水器)。而且旧金山的新法规比加州的法规更进一步，要求太阳能最初安装在已经准备好的屋顶上，从2017年1月开始实施。目标是在2025年实现100%的可再生能源用电。这项立法标志着城市的进一步目标。此前，旧金山15%的中小型建筑配备了屋顶太阳能电池板。为了扩大可再生能源的引进，旧金山还开展了电力零售业务。在电力零售自由化尚未实施的时期，供电市场一直被私营电力公司垄断，但该州于2002年发布了一份名为社区选择集中的文件（Community Choice Aggregation，CCA）法律法规允许地方政府根据家庭、商业和公共设施的电力需求集中购买和提供电力。此外，NPO法人Clean也成立了 Power SF，从2016年5月开始，总结社区电力需求，进行电力采购，为社区成员提供两种套餐。一个是“Green”，可再生能源占35%％；另一个名为“Super Green”，全部由可再生能源电力组成。

(2)高校云集助推技术研发

加利福尼亚是世界上最大的经济体之一，是娱乐、信息、教育和技术产业的国际中心。该地区发展了电子、软件和计算机产业，也是硅谷重要的电子产业基地。谷歌、苹果、Faceboook、英特尔和其他公司都聚集在这里。该地区具有浓厚的学术氛围，包括斯坦福大学、加州理工学院、洛杉矶分校、伯克利分校、圣地亚哥分校、戴维斯分校等一流的理工科大学。

在能源领域，加州伯克利拥有劳伦斯伯克利国家实验室，是美国能源部从事非绝密科学研究的国家实验室。加州戴维斯分公司还对交通和能源进行了详细的研究。除了建筑领域，它还在汽车领域进行了更多的探索，正在开发零排放长途卡车运输技术。在不久的将来，加州理工学院也开发了一种新型的光子芯片，使光子量子信息处理器成为可能。庞大的大学数量和理工科专业的顶尖研究能力使加州在技术研发方面获得了更多的优势。

(二)具体案例——Honda home

在建筑方面，当地大学已经尝试使用更多的太阳能设施，斯坦福大学中央能源设施（Central Energy Facility）为例。项目用金属屏风遮挡了重型基础设施——遮阳架实际上是为整个建筑供电的太阳能电池阵列。此外，加州戴维斯地区的住宅建筑也在2014年进行了一些探索。Honda 作为一座独栋住宅建筑，home白天通过屋顶的太阳能电池板收集能量供夜间使用，并在房间内设置可以直接监控能量变化的显示屏，用户可以更直观地看到能量变化。Honda home的核心是家庭能源管理系统（Honda home energy management system），该系统通过太阳能、房屋建筑、固定电池和电动汽车（Honda Fit）、该系统引入了智能电网技术，积极管理和使用能源，并与业主和公用事业供应商保持沟通。戴维斯地区，Honda home只消耗了新家一半的能量，而不牺牲任何物质条件和便利性。如果家庭能源过剩，系统将流入电网用于其他地方。因此，如果每个家庭都配备了家庭能源管理系统，电力资源将更加可靠和便宜。

图：Honda Home

来源：编者在加州实地拍摄

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北京太阳能光伏产业发展概况

(一)地方政策和基本情况

（1）建筑 逐渐形成光伏模式

住房和城乡建设部于2022年3月11日发布《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划。《规划》提出了十四五期间节能绿色建筑发展的目标:城市新建住宅/公共建筑能效水平提高30%/20%，现有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，超低能耗建设和近零能耗建筑0.5亿平方米以上。光伏发电是实现建筑运行阶段节能减碳的有效途径之一。根据国家建筑能耗和碳排放结构，建筑运行阶段49%的能耗来自电力，38%的公共建筑占碳排放总量的比例。建筑减碳领域长期以来一直被大多数企业视为深入探索的关键领域，特别是绿色建筑、预制建筑模式、超低能耗建筑、近零能耗建筑、新型建筑材料等，包含了许多发展机遇。全球发展趋势是将建筑推向近零能耗。未来，人们的日常生活中会出现更多的光伏幕墙、光伏屋顶、光伏窗户和光伏棚。2023年5月，北京市财政局、发改委等四个部门联合发布了《关于促进光伏发电高质量发展实施意见的通知》和《关于促进光伏发电高质量发展的通知》，制定了一系列促进北京光伏发电高质量发展的支持政策。为鼓励社会广泛参与，市财政对光伏发电项目给予分级分类补贴支持，对分布式光伏发电项目和环保光伏发电项目按30%计算，光伏新技术与应用、重点建筑应用、20%、10%给予不同比例的建设投资资金支持。

(2)市管企业帮助碳达峰

2022年底，出台了北京市管理企业碳达峰行动计划，从推进绿色产业体系建设、低碳能源体系建设、加强科技创新支持等7个维度推动国有经济绿色低碳发展。长期以来，市管企业积极实施绿色北京发展战略，大力推进节能降碳。行动计划要求将碳达峰碳中和纳入市级国有资产和国有企业的整体发展，全面融入市级管理企业的中长期发展计划，加快建设有利于碳达峰碳中和的国有经济布局和结构。新能源智能汽车、城市供热、交通、建筑、物业和工业园区是北京低碳发展的关键领域，并提出了有针对性的措施。在建筑领域，大力推广精密预制建筑，根据当地情况推广太阳能光伏、光热和热泵技术的应用。建筑领域将加快以全周期低碳化为导向的绿色转型。新建公共机构建筑和新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。以企业办公楼、酒店超市等公共建筑为重点，市管理企业应率先推进现有合格建筑的绿色低碳化改造。

(二)具体案例——北京大兴国际机场

能源产业是北京促进绿色低碳发展的主要战场，积极发展非化石能源，合理布局现有工业园区、办公楼、工业厂房、地铁车辆段、公交车站等合格的分布式光伏发电系统。北京大兴国际机场是建筑领域的典型案例“光伏 机场”对建设模式进行了重要探索。机场停车楼屋顶光伏发电系统建于东停车楼和西停车楼两栋，安装面积1.8万平方米。根据建筑分布，整个发电系统分为多个子系统，每个子系统的太阳能光伏发电电力通过直流汇流－逆变-交流汇流后，并入项目380V母线，发电量自发自用，多余电量送入当地配电网。该项目作为世界上第一个靠近跑道的光伏系统，对促进民航光伏系统建设和可再生能源应用创新具有示范意义。

图:北京大兴国际机场

来源：网络披露信息

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参考同一纬度地区的发展经验

无论在美国还是中国，建筑环境对自然环境、人类健康和经济都有很大的影响，建筑能耗也占很大比例。在建设之初，采用太阳能电池板等绿色建筑策略，可以大大提高经济和环境效益，同纬度不同城市的发展经验也可以相互学习。

(1)促进技术进步的各种因素

加州阳光充足，旧金山平均温度为14℃。在安装太阳能电池板之前，该地区的阳光水平、屋顶尺寸和太阳能电池板的角度都非常重要，这对家庭供电有很大的影响。但需要注意的是，加州是因为“地广人稀”以及房屋产权等因素，家庭光伏产业的发展具有更多的优势，而北京目前更多地从公共建筑、工厂和商业建筑开始实施，鼓励企业参与。此外，基于风能和太阳能的能源发电受地区和天气的影响较大，具有间接性和波动性。调整难度加大，需要储能系统进行消耗稳定性等相关问题。这些因素也迫使储能技术得到进一步改进。在系统中引入储能环节后，可以有效实现需求侧管理，消除昼夜峰谷差。

(2)促进产业发展的政策经济因素

旧金山和北京都是经济良好、政策发布密集的前沿地区，进一步促进了太阳能光伏产业的发展。在旧金山，太阳能发电系统受各种因素的影响，是对任何家庭的良好补充。首先，太阳能电池板可以为家庭提供可再生能源，环保，提高居民的舒适度和健康度。二是降低运营成本，安装太阳能电池板可显著降低电费。第三，改善空气和水质，减少废物流，减少对当地基础设施的压力。安装太阳能电池板的唯一明显缺点是投资成本，技术进步大大降低了成本，全球太阳能光伏2010年平均电费成本由2010年计算 年度的 0.417 美元/千瓦时大幅下跌至 2021 年度的 0.048 当美元/千瓦时，下降幅度达到 88%的国内城市和企业，包括北京，也加入了太阳能光伏产业的建设。

(3)从建筑延伸到汽车的应用领域

2020年，加州成为第一个在大多数新房屋的屋顶上安装太阳能电池板的州，这是该州良好发展的家用光伏产业的里程碑。然而，由于冠状病毒的普及，建筑业放缓，新房许可证减少，美国首次在全州实施太阳能指令可能会延迟。即使在正常情况下，所有新建筑也需要几个月的时间才能完全满足加州建筑能耗法规的要求（每三年更新一次）。建筑业放缓并不影响太阳能产业的发展。早在2015年，加州理工学院科研团队就开发了新的太阳能驱动制氢设施。今年4月，加州发布了一项电气计划，稳步提高电动汽车和其他零排放汽车的销量。该计划要求到2026年在该州销售的35%的新乘用车由电池或氢能驱动。在汽车拥有率高的美国，太阳能产业的应用已经从建筑延伸到汽车。加州丰富的新法律法规实施经验和强大的地方技术支持，为类似地区在应用领域的持续延伸提供了明确的发展路径参考。

参考文献：

[1]旧金山要求新建筑必须安装太阳能 光伏头条是美国第一个发布法律法规的大都市

[2]北京大兴国际机场运营！“光伏 机场”强大，广州太阳能光伏展

[3]出台了北京市管企业碳达峰行动计划 《北京日报》采取了25项措施促进国有经济绿色低碳发展

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  作者|火石创作 曾亚