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BIPV 案例赏析（六百四十二）
发布时间：
2025-09-07 00:00
BIPV经典案例-上海嘉定未来城市春熙集
目前光伏建筑一体化（BIPV）已经成为绿色低碳社区可持续能源利用的重要方法之一，但是依然面临着设计不合理和成本压力大的难题。本文内容梳理了我国 BIPV 的研究应用现状与问题，以上海市嘉定未来城市春熙集项目为例，从形态、立面等维度描述该项目的建筑设计特征，并从策略适应性、光伏屋面目标值计算、经济性和美观性分析低碳社区配套公共建筑屋顶光伏一体化技术设计的注意要点。在BIPV的实际应用的层面上，我国近年来陆陆续续出台了非常多的政策，各个地方也多次相应针对性出台了相关政策，特别是今年以来，对于建筑上添加光伏基本已经成为了标配，这些都推动光伏产业的发展。下面我们看一下近年来国家部委和各省市发布的绿色建筑相关政策。
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时间 |
发布主体 |
政策规划 |
要点 |
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2018 |
住房和城乡建设部
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《住房城乡建设部建筑节能与科技2018 年工作要点》 |
引导有条件地区和城市新建建筑全面执行绿色建筑标准，扩大绿色建筑强制推广范围，力争到 2018年底，城镇绿色建筑占新建建筑比例达到40% |
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2018 |
住房和城乡建设部 |
新版《绿色建筑评价标准》 |
对绿色建筑评价标准进行了修正，重新构建了绿色建筑评价技术标准体系。主要评价体系由安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居等方面组成。 |
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2019 |
市场监管总局办公厅、住房和城乡建设部办公厅、工业和信息化部办公厅
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《关于印发绿色建材产品认证实施方案的通知》
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共同推进绿色建材产品的认证工作。按照规定，绿色建材产品实行分级评价认证，由低至高分为一、二、三星级，获认证产品将被政府项目优先选用
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2020 |
住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会等 7部门
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《国家发展改革委关于印发 〈绿色生活创建行动总体方案〉的通知》 |
提出到2022 年，当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%，星级绿色建筑持续增加，既有能效建筑水平不断增高，住宅健康水平不断改善，装配化建造方式占比稳步提升，绿色建材应用进一步扩大，绿色住宅使用者监督全面推广，人民群众积极参与绿色建筑创建活动，形成崇尚绿色绿色生活的社会氛围。
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2024 |
北京市 |
《北京市装配式建筑、绿色建筑、绿色生态示范区项目市级奖励资金管理暂行办法》
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1.对满足北京市《绿色建筑评价标准》（DB11/T825-2015）或国家《既有建筑绿色改造评价标准》（GB/T51141）、《绿色医院建筑评价标准》（GB/T51153）等专项标准并取得二星级、三星级绿色建筑运行标识的项目分别给予 50 元/平方米、80 元/平方米的奖励资金，单个项目最高奖励不超过 800 万元。 2.2016 年 4 月 1 日前取得建设工程规划许可证、并依据北京市《绿色建筑评价标准》（DB11/T825-2011）获得绿色建筑二、三星级运行标识的项目分别给予11.25 元/平方米、20 元/平方米的奖励资金。 3.已享受奖励资金的装配式建筑项目，又取得二星级、三星级绿色建筑运行标识的，分别再给予30 元/平方米、60 元/平方米的奖励资金，单个项目再奖励资金最高不超过500 万元。
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2024 |
上海市 |
《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目专 项扶持办法》
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1.符合绿色建筑示范的项目，二星级绿色建筑运行标识项目每平方米补贴50 元，三星级绿色建筑运行标识项目每平方米补贴100 元。2.符合装配整体式建筑示范的项目，AA 等级每平方米补贴60 元，AAA 等级每平方米补贴100元。3.符合超低能耗建筑示范的项目，每平方米补贴300元。4.符合可再生能源与建筑一体化示范的项目，采用太阳能光热的，每平方米受益面积补贴45 元；采用浅层地热能的，每平方米受益面积补贴55 元。5.单个示范项目最高奖励600万元，既有建筑节能改造示范项目的补贴资金不得超过该项目总投资额的30%。
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2024 |
浙江省 |
《浙江省深化推进新型建筑工业化促进绿 色建筑发展实施意见》
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对获得国家绿色建筑二星（含 2A 住宅性能认定）和三星（含3A 住宅性能认定）标识的新型建筑工业化项目，按照财政部、住房城乡建设部《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》（财建〔2012〕167 号）规定给予财政奖励。
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2024 |
江苏省 |
《江苏省绿色建筑发展专项资金管理办法》
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围绕绿色建筑发展规划和江苏建造2025行动纲要，专项资金重点支持以下方面：1.绿色城区高品质集成建设，高品质绿色建筑标识项目；2.可再生能源建筑一体化应用，智慧建筑，超低能耗建筑；3.既有建筑规模化节能改造、既有建筑绿色化改造、合同能源管理；4.精益建造、数字建造、绿色建造和装配式建造等新型建造方式在绿色建筑综合集成应用项目；5.其他有利于推动绿色建筑高质量发展的项目。
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2024 |
山东省 |
《山东省省级建筑节能与绿色建筑专项资金管理办法》
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绿色建筑示范奖励标准为：一星级 15 元/平方米（建筑面积，下同）、二星级30 元/平方米、三星级50 元/平方米，单一项目最高不超过500 万元。 |
上海市是中国经济最发达的城市之一，也是我国太阳能较丰富地区，上海市针对BIPV也颁布了一系列的刺激政策，涌现了非常多优秀的BIPV项目案例，如世界顶.尖科学家论坛会址、数字江海“垂直工厂”等等。
项目概况
上海嘉定未来城市春熙市集位于嘉定新城核心区合作路和云依路交叉口东南角，如下图所示。地上总建筑面积为 30086.36平方米。在设计中，坚持“街区 - 街道 - 街角 -商业”的系统性社区构成逻辑，通过功能复合营造社区的烟火，基于绿色低碳生态技术构建未来的生活场景。
建筑形态上充分利用坡顶错动形成高敞并充满阳光的室内空间。在整体性大屋顶下，通过屋顶的高低错落调节建筑尺度，屋顶对应中庭空间抬高，对应入口空间降低，形成丰富的高侧窗将光线引入室内。建筑立面基于屋顶的错落打造主街的立面。在二层设置退台空间丰富沿街立面，充分利用出挑的屋檐，利用二层的退台和大面积的落地通透立面，营造轻盈灵动的建筑立面，创造积极的互动场景。
通过建筑形态立面构成了项目的建筑底蕴，为设计BIPV打下了良好的基础。
BIPV插入
在地方政策的要求下，项目必须达到近零碳建筑和国家绿建三星标准，使得项目需要针对性运用多种低碳设计手法，以期在验星标准中能够通过。建筑中插入光伏是众多设计手法中性价比和针对性必须强的一个方式，插入光伏，做成BIPV项目能够在后期经营过程中收益良多。
但加入光伏系统不是单纯为了完成绿建指标，在现行要求下，屋面光伏的运用需要从政策响应、技术利用效果和经济性等角度综合考虑并形成系统布局方案。在确定屋面光伏面积目标值时，还需综合考虑气象数据、屋面光资源分布后，再进行具体计算。
屋顶光伏的经济性分析
- 光伏组件选型
目前较为成熟的光伏组件为晶硅和薄膜，其中晶硅类市场份额占据绝对优势，薄膜组件主要用于BIPV；两类组件主要差异在发电效率、外观和重量负荷等方面，但是二者均可按照建筑设计需求定制颜色和纹样，这种做法会在一定程度上影响发电功率。由于本建筑为近零能耗建筑，经测算，每年需至少发电12万kW·h，综合考虑外观、绿色和价格要求，选择高效的单晶硅组件。
经过计算，市集屋面共采用464块单晶硅光伏组件，尺寸为1722 mm×1134 mm×30 mm，最大功率 396 W，工作电压 31.32 V，工作电流 11.37 A，光伏组件效率不低于 22.3%，光伏组件面积为 906 平米，满足屋顶光伏比例约为 43%，总装机容量为 165.184 kWp，占市集总用电量的 4% 以上。光伏组件布置示意图下图所示。
- 光伏构件安装倾角
基于光伏计算软件 PVsyst，分析上海地区光伏不同安装倾角和方位角对于光伏发电效率的影响。根据上海市的地理位置，考虑更高的发电收益，建议屋顶光伏正南向安装，最佳水平倾角范围为 20°～ 30°，这样能够达到最大的发电效率。
- 屋顶光伏的投资回收期
BIPV初始投资成本一般较高、投资回收期长是制约BIPV项目发展的重要原因，本项目时间较早，当然计算投资回收期时间是8年，不过随着技术的进步，用现在的发电效率和成本来看，经济性价值更加凸显。
项目的增量成本计算如下，本项目光伏部分用量为120kW，单位成本约5 元/W，共计增量成本 60 万元。综合其他措施的运用后，每年可节约用电 41.9 万 kW·h，以标准煤耗计算，累计每年可节约标准煤 120.69 t，减碳量为43.1 t，绿色效益较好。
BIPV美观性
在确定了屋面光伏面积和光伏板数量之后，需要确定与屋顶的结合形式，传统屋面的做法因放置大量的机电设备管线和出屋面管井，导致平立面立面较为杂乱，影响其美观。为了保证建筑的整体美观与协调性，要求在设计阶段就考虑遮蔽设备与光伏系统的结合，光伏面板采用BIPV，光伏板作为屋顶构造组成的一部分，强调屋面的整体性，且不需要增加额外检修空间。同时为了增加屋面的丰富效果，还将种植屋面、金属屋面、光伏金属双层通风保温屋面等多种形式组合，最大限度达到屋面的整体性和建筑美观性要求，项目光伏板位置示意图如下图所示。
应用"光储直柔”系统
项目屋面的空间设置464块单晶硅光伏玻璃，占整个屋面面积的43%。为了更好获得收益，项目采用了“自发自用，余电上网”的并网模式，项目将结合社区用电做整个社区的可再生能源利用布局，全面考虑资源的合理利用并配置了“光储直柔”系统。项目还配置了储能，整个储能系统配置了电化学储能电池和电动车动力电池，实现了分布式储能功能，完美结合了建筑用能和汽车用能的储能需求，并具备了参与建筑整体用电柔性调节的能力。在直流配电端，由光伏、电动车、储能电池和市政电网共同为照明、中央空调、直流充电桩等供电。这样形成了完全闭环的“光储直柔”系统，并智能化控制，做到能源的有效利用。
总 结
BIPV作为绿色低碳建筑可再生能源合理利用的重要途径，是经济性和美观性的均衡协调的结果，也是当前提倡绿色节能和低碳社区的发展方向。面对当前 BIPV 在设计和成本上的困难，嘉定未来城市春熙集项目作为BIPV在设计和经济做出了依次全新探索，可供其他同类型项目参考。
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