據(jù)國際權威機構預測，21世紀中葉世界能源結構將發(fā)生轉變，2020年到2040年石化能源將達到高峰，2050年之后因為常規(guī)能源儲量會越來越少，可再生能源將成為最重要的能源。作為重要的可再生能源之一，光伏發(fā)電以其安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料、架設輸電線路即可就地發(fā)電、建設周期短以及較少受到地域的限制等優(yōu)點，近年來發(fā)展勢頭迅猛。在歐洲，光伏產業(yè)已經成為技術成熟的產業(yè)，在政府的大力推動和引導下，應用廣泛。近幾年，在世界市場的拉動下，我國光伏產業(yè)發(fā)展極為迅速，已成為世界光伏產業(yè)發(fā)展最快的國家之一。
　　2008年，太陽能光伏這項陽光產業(yè)搭乘了“好運北京”的列車，駛進了奧運建設的大潮，盡管應用量并不是很大，但卻反映了我國太陽能光伏產業(yè)應用與技術發(fā)展的最新亮點，為我國光伏市場的打開奏響了序曲。

　　應用形式多樣

　　早在2001年申奧之初，北京向全世界做出了“綠色奧運”的承諾。時值今日，“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的理念，深深植入到了奧運場館建設的方方面面。將清潔、環(huán)保的太陽能發(fā)電與奧運場館融為一體，不僅是對北京奧運會三大主題的極好體現(xiàn)，同時對于提倡使用綠色能源、有效控制和減輕北京及周邊地區(qū)大氣污染，倡導綠色環(huán)保的生活方式起到積極的推動作用和良好的示范效應。奧運會不僅僅是一場體育界的盛會，更是一場科技的博覽。太陽能光伏應用就是其中很好一個例子。如何在有限的奧運會期間，最大程度的實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電技術的展示，為今后的商業(yè)化推廣埋下伏筆，各相關研究機構、太陽能光伏產品生產企業(yè)都做了很大的努力。

　　截至目前為止，國家體育場、國家體育館、五棵松體育館、豐臺壘球場、奧運森林公園等10個項目安裝了太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。此外，太陽能發(fā)電系統(tǒng)還為奧運場館草坪燈、陽臺燈、路燈提供清潔能源。據(jù)不完全統(tǒng)計，本屆奧運會涉及到的光伏安裝項目13項，如表1所示。再加上北京市的“亮起來”工程、市科委百村太陽能照明工程、市發(fā)改委太陽能照明工程，共9000kWp，為北京帶來了“綠色”的 光亮。

 

表1 太陽能光伏發(fā)電技術在29屆奧運會應用概況

項目	建設場所	功率/kWp
1	國家體育場(鳥巢)	226.8
2	國家游泳中心(水立方)	50
3	朝陽公園 沙灘排球場	11（追日型太陽能發(fā)電系統(tǒng)）
		44（固定型太陽能發(fā)電系統(tǒng)）
4	奧運國家體育館	102.5
5	五棵松籃球館	100
6	豐臺壘球場	27
7	奧運森林公園	80
		1000
8	北京奧組委辦公樓	2.56
9	奧運中心區(qū)景觀燈柱遮陽篷（29個）	124.53
10	奧運村太陽能陽臺燈	26.84
11	奧運村太陽能路燈	13.95
12	奧運村服務中心（幼兒園）	10
13	奧運匹克中心區(qū)地下商業(yè)區(qū)	20 （GuInS2薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)）

　　總的來說，北京奧運工程中的太陽能光伏發(fā)電技術的應用量雖不是很大，但其應用涵蓋了晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、新型薄膜太陽能電池；獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；固定光伏電站、跟蹤型光伏電站等多個產品種類、多種應用類型，涉及面廣、代表性強、技術較新。奧運光伏工程的展示在一定程度上成為國內太陽能發(fā)電領域綜合實力的一個縮影。

 

提升光伏建筑一體化能力

　　中國工程院院士聞立時認為光伏一體化設計和制造把建筑工程變成了一種高度自動化的高效率制造產業(yè)，大幅降低光伏建筑的成本，有利于促進光伏建筑的迅速大面積推廣；直接推進建筑節(jié)能，有利于迅速解決我國能源緊張的狀態(tài)，增強我國的能源安全。光伏建筑一體化體現(xiàn)的是一種系統(tǒng)集成的思想，提升光伏建筑一體化能力將是今后光伏工程建設發(fā)展的重要方向。這一思路在本屆奧運會光伏工程建設中尤為明顯，幾乎所有的光伏電站都或多或少地結合了建筑及景觀設計。其中，國家體育館最為突出。

　　北京地區(qū)最大的與建筑一體化的太陽能光伏電站--國家體育館100千瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項目，在設計之初就注重了太陽能發(fā)電系統(tǒng)與建筑美觀的結合。該項目是國家科技部“十五”科技攻關項目之一，總安裝容量為102.5千瓦，安裝面積約為1000平方米。實際上，1996年美國亞特蘭大和2000年悉尼奧運會的場館和奧運村的建設中，也應用了太陽能光伏發(fā)電技術，但與上述兩屆奧運會的應用方式相比，國家體育館更加突出強調了建筑/光伏一體化這一理念。

　　國家體育館屋頂采光帶上方安裝了1100塊常規(guī)光伏組件，南立面的玻璃幕墻則是在歷屆奧運會中第一次使用的雙玻光伏組件，它替代部分建筑材料，真正做到了太陽能發(fā)電與建筑的完美結合。太陽能電池板分別安裝在屋頂采光天窗上方和南立面的玻璃幕墻，除了實現(xiàn)建筑物遮陽、采光、擋雨的維護功能之外，發(fā)電也一點兒不耽誤。日均發(fā)電量212kWh，白天為20 000m2地下車庫的近500個車位提供照明電力，避開了白天電網(wǎng)的用電高峰，年節(jié)約電費約12萬元，項目壽命期內產生電能232萬kWh，節(jié)省電費267.15萬元。采用發(fā)電不儲電、無蓄電池，直接低壓配電系統(tǒng)并網(wǎng)的運行方式，全壽命期內節(jié)約蓄電池及建筑空間投資950萬元。國家體育館太陽能光伏電站智能化的數(shù)據(jù)采集和逆功率監(jiān)測保護系統(tǒng)，由傳感器、轉換模塊、采集模塊、PC機和通訊線路組成。傳感器信號轉換為通訊信號，送入控制室內的采集模塊，由計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。 室內大廳的液晶屏，顯示發(fā)電功率、累計發(fā)電量、二氧化碳減排碳量、節(jié)約石油量等節(jié)能減排數(shù)據(jù)。室外的光伏電池板與雄偉的建筑外觀融為一體，全方位直觀地向公眾展示太陽能光電利用技術，向世界體現(xiàn)申奧承諾的具體落實。

　　除此之外，國家體育場“鳥巢”、奧運中心區(qū)等地的光伏電站也都在設計之初，巧妙地與屋面結合在了一起，成為建筑物重要的裝飾部件之一�？梢哉f，光伏與建筑的結合在奧運中的大量使用，為提升我國光伏建筑一體化能力提供了最好的實踐經驗與技術驗證。

　　國產薄膜電池首次應用

　　在本次光伏工程展示中，銅銦硫薄膜（GuInS2）太陽能電池的應用引人關注�！斑@是全國乃至全世界第一次將銅銦硫薄膜太陽能電池技術應用到實際，并且順利發(fā)電，開創(chuàng)了該技術領域的應用先河，這是科技部、北京市科委科技項目支持的成果�！� 周少雄在接受采訪時說道。

　　在奧林匹克公中心區(qū)，20kW銅銦硫薄膜太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)安裝在地下商業(yè)區(qū)出口處屋頂。該系統(tǒng)電池板總面積約400平方米，電池組件的光電轉化效率達到8％左右，系統(tǒng)所發(fā)電量采用直接并網(wǎng)運行方式，就近并入230/400V低壓電網(wǎng)，在白天，由安裝在室外的太陽能電池陣列將太陽能直接轉換成直流電能，經并網(wǎng)逆變器轉換為交流電后對負載供電，不足部由電網(wǎng)進行補充，系統(tǒng)年發(fā)電量為30 000kWh，相當于每年減少二氧化碳量20噸。

　　據(jù)周少雄介紹，銅銦硫電池在成本方面比晶硅電池具有絕對優(yōu)勢，約為多晶硅電池的1/3，并有望降低至1美元/峰瓦（約合6美分/kWh），達到與常規(guī)能源發(fā)電電價的交叉點。除了成本非常有競爭力以外，該電池理論上沒有衰減，理論光電轉化效率達到30％，工業(yè)化能夠做到7％～8％，生產工藝無污染，使用電化學的方法處理可以做成柔性結構，并可以用高子材料進行柔性封裝，非但尺寸不受限制，還可以與建筑物友好結合。并且，電池裝配中不需要采用劃槽工藝對電池進行串并聯(lián)，根據(jù)用戶要求定制電池板規(guī)格。銅銦硫薄膜電池節(jié)能效果明顯，與晶體硅（能量回收期5-10年）相比，能量回收期僅1-1.5年。

　　硅材料價格居高不下給了薄膜太陽電池極大的機會。近兩年，薄膜電池發(fā)展較快，據(jù)中國可再生能源學會數(shù)據(jù)，2007年薄膜電池世界總產量達到了350MWp，我國則達到了28.3MWp。薄膜電池被業(yè)界看做是太陽能電池的重要發(fā)展方向之一。

　　多項系統(tǒng)配套技術實現(xiàn)突破

　　“本次奧運會的光伏應用中，展示了近年來我國在光伏系統(tǒng)技術上的許多突破。”北京科諾偉業(yè)科技有限公司（以下簡稱“科諾偉業(yè)”）副總經理朱偉鋼在被問及奧運對光伏產業(yè)的影響時態(tài)度非常積極。作為前身是中國科學院電工研究所新能源研究室的科諾偉業(yè)是國內最早從事太陽能光伏發(fā)電研究及產品開發(fā)的單位之一，在本屆奧運光伏電站建設當中，科諾偉業(yè)承擔了多項太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝項目。

　　以國家體育場100kW的光伏電站為例，工程所用的關鍵設備器材--28臺單相光伏并網(wǎng)逆變器此次全部采用國內自主研發(fā)產品，打破了之前此領域完全依賴進口的局面。太陽組件并網(wǎng)逆變器是利用太陽光伏發(fā)出的直流電經過逆變器逆變成交流電向電網(wǎng)饋電。通過實現(xiàn)與電網(wǎng)的電壓、頻率、相位達成一致，來解決光伏電站并網(wǎng)的難題。據(jù)朱偉鋼介紹，通常光伏并網(wǎng)逆變器占系統(tǒng)總成本的20%左右，國產產品的售價僅是國外產品的1/3。并網(wǎng)逆變器技術的突破，意義顯而易見。據(jù)悉，除科諾偉業(yè)之外，合肥陽光電源有限公司、北京自動化技術研究所在并網(wǎng)逆變器的生產領域也有各自的突破，為國內該領域的發(fā)展樹立了良好的開端。

　　除此之外，在本次奧運建設中還首次使用了光伏配電系統(tǒng)中配有逆功率保護裝置。由于奧運工程對安全的要求十分嚴格，此次并網(wǎng)實現(xiàn)的只是低壓并網(wǎng)，即它所發(fā)的電將不會輸送到電網(wǎng)的高壓端，只與用電器連接。如何有效保證多余電力不返送電網(wǎng)？逆功率保護裝置起到了關鍵的作用。

　　雙電源太陽能路燈系統(tǒng)中用超級電容器和與其配套的專用路燈控制器也是此次奧運光伏技術中的一個亮點。同樣的，這套系統(tǒng)也是奧運項目中自主研發(fā)的產品，并且在國內尚屬首例。雙電源太陽能路燈系統(tǒng)中，超級電容器作為路燈系統(tǒng)的儲能裝置壽命是普通鉛酸蓄電池的5～8倍，達到25年，與光伏組件相同。區(qū)別于以往，超級電容器的對環(huán)境的影響較小，充分體現(xiàn)了綠色奧運、科技奧運的理念。據(jù)業(yè)內專家介紹，今后超級電容器代替鉛酸蓄電池可能成為趨勢。

　　通過奧運的平臺，中國向世界展示了自己在新能源領域的科技實力。通過奧運光伏項目的開展，中國的光伏企業(yè)無論從技術方面還是從市場方面都在積蓄著更多的力量，為光伏市場特別是中國光伏市場的開啟做準備。據(jù)悉，由于奧運光伏的展示帶來的直接影響，上海世博會已經開始著手光伏電站的籌建。相信在業(yè)界的努力之下，太陽能造福人們的時代會盡快到來。