Việc sử dụng năng lượng hóa thạch trên quy mô lớn đã khiến nhân loại chuyển từ thời đại nông nghiệp sang thời đại công nghiệp và thời đại thông tin ngày nay cũng cần một nguồn năng lượng ổn định để hỗ trợ. Tuy nhiên, lượng khí thải carbon cao và ô nhiễm cao do năng lượng hóa thạch gây ra đã gây ra những thay đổi lớn đối với khí hậu toàn cầu trong vòng chưa đầy 200 năm. Có những người bạn ở miền bắc nhận ra rằng trong hai năm qua, lượng mưa ở miền bắc đất nước tôi cao hơn đáng kể và lũ lụt nghiêm trọng hơn ở các thành phố. Vào tháng 4 năm nay, nhiệt độ cao nhất ở Ấn Độ lên tới mức đáng kinh ngạc là 55 độ. Các vấn đề môi trường và khí hậu đặt ra rủi ro ngày càng tăng đối với xã hội, doanh nghiệp và cá nhân. Theo sáng kiến của Thỏa thuận Paris, lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu cần phải được kiềm chế ngay lập tức và đạt được mức giảm 80% lượng khí thải carbon vào năm 2050 so với 1990- 95% mục tiêu. Theo báo cáo nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa ở nước tôi, đến năm 2050, năng lượng phi hóa thạch sẽ chiếm hơn 70% mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp và năng lượng phi hóa thạch sẽ chiếm khoảng 90% tổng sản lượng điện. Có thể thấy rằng với tiền đề là các mục tiêu chiến lược năng lượng của đất nước tôi không thay đổi, việc sản xuất năng lượng quang điện mặt trời sẽ mở ra quy mô thị trường cấp nghìn tỷ trong 30 năm tới. Trong 10 năm qua, tốc độ tăng trưởng kép của công suất lắp đặt quang điện của Trung Quốc từ năm 2010 đến năm 2021 là 63,7%. Vào năm 2021, công suất quang điện mới lắp đặt của Trung Quốc là 54,9GW. Trung Quốc cũng đã trở thành quốc gia có công suất phát điện tái tạo được lắp đặt lớn nhất thế giới.
1. quang điện tập trung và quang điện phân tán
Nhà máy quang điện tập trung là hình thức ứng dụng ban đầu của phát điện quang điện ở Trung Quốc. Nhà máy quang điện tập trung đề cập đến nhà máy quang điện quy mô lớn được xây dựng theo cách tập trung bằng cách sử dụng không gian rộng lớn và nguồn năng lượng mặt trời tương đối ổn định ở các khu vực sa mạc. Tận dụng triệt để các đặc tính cạo đỉnh tích cực của bức xạ mặt trời và tải điện để đóng vai trò cạo đỉnh. Tuy nhiên, có những thiếu sót trong ứng dụng thực tế của quang điện tập trung. Trọng tâm kinh tế của đất nước tôi nằm ở các vùng ven biển phía đông nam và nhu cầu điện của nó cao hơn nhiều so với các vùng tây bắc dân cư thưa thớt. Do khả năng truyền tải và phân phối điện của lưới điện kém hơn nhiều so với khả năng phát điện của quang điện tập trung nên đã dẫn đến hiện tượng "bỏ rơi ánh sáng" nghiêm trọng. Mặc dù công nghệ UHV của đất nước tôi đã giảm bớt vấn đề truyền tải điện từ tây sang đông trong những năm gần đây, nhưng tình hình chung vẫn không lạc quan.
Do đó, để giảm bớt áp lực xây dựng các nhà máy điện tập trung, nhà nước rất ủng hộ các giải pháp cho các nhà máy quang điện phân tán. Các nhà máy quang điện phân tán thường đề cập đến các hệ thống phát điện có công suất lắp đặt nhỏ và được bố trí gần người dùng. Nó thường được kết nối với lưới điện có cấp điện áp từ 10 kV trở xuống và có đặc điểm là công suất đầu ra tương đối nhỏ, dễ thăng tiến, ô nhiễm thấp và có thể giảm bớt tình trạng thiếu điện ở các khu vực địa phương. Trong những năm gần đây, với sự thúc đẩy mạnh mẽ của quang điện phân tán, tỷ lệ công suất lắp đặt quang điện tập trung đã tiếp tục giảm. Xét về tổng khối lượng, công suất lắp đặt của quang điện tập trung ở Trung Quốc vẫn sẽ là 199,1GW vào năm 2021, chiếm 65,0% tổng công suất quang điện được lắp đặt ở Trung Quốc. Tuy nhiên, xét về mức độ gia tăng, vào năm 2021, công suất lắp đặt mới của quang điện phân tán ở Trung Quốc sẽ là 29GW, chiếm 55% tổng công suất lắp đặt của quang điện trong cả năm.
2. BAPV và BIPV
Với sự phát triển dần dần của các nhà máy quang điện phân tán ở các thành phố, để tiết kiệm đất cho các cơ sở quang điện, các tòa nhà và quang điện phân tán là một sự kết hợp hoàn hảo, vì vậy các tòa nhà đô thị đã trở thành vật mang quang điện mặt trời chính. "Thông báo về Chương trình thí điểm phát triển quang điện phân tán trên mái nhà ở quận" do Cục quản lý năng lượng Trung Quốc ban hành đã chỉ ra rằng tỷ lệ phát điện quang điện được lắp đặt trên tổng diện tích mái của các tòa nhà đảng và chính phủ không được dưới 50 phần trăm; tổng diện tích mái của các tòa nhà công cộng có thể được lắp đặt với hệ thống phát điện quang điện. Ít hơn 40 phần trăm; tổng diện tích mái nhà của các nhà máy công nghiệp và thương mại có thể được lắp đặt với tỷ lệ phát điện quang điện không dưới 30%; tổng diện tích mái nhà của cư dân nông thôn có thể được lắp đặt với tỷ lệ phát điện quang điện không dưới 20 phần trăm. Chính sách này đẩy nhanh hơn nữa việc áp dụng quang điện phân tán trong các tòa nhà. Hiện tại, có hai dạng tòa nhà quang điện chính: BAPV (Building Attached Photovoltaic), còn được gọi là tòa nhà quang điện mặt trời "lắp đặt" và BIPV (Building Integrated Photovoltaic), còn được gọi là tòa nhà quang điện tích hợp.
Hình thức chính của BAPV là gắn hệ thống quang điện vào bề mặt của tòa nhà, chủ yếu được sử dụng trên mái nhà, và các mô-đun quang điện thông thường được cố định trên ngói thép màu hoặc mái xi măng thông qua giá đỡ. BIPV là sự tích hợp các thiết bị phát điện quang điện vào các tòa nhà, có thể được áp dụng cho các cảnh như tường rèm/che nắng/nhà kính ngoài mái nhà. Bảng dưới đây cho thấy sự khác biệt giữa BAPV và BIPV ở các khía cạnh khác nhau.
BIPV vượt trội hơn BAPV về thiết kế, vật liệu, hiệu suất, xây dựng, bảo trì và chi phí. Lý do là BAPV nên được thay thế hoàn toàn bằng BIPV. Tuy nhiên, số liệu thực tế cho thấy trong 2019 và 2020, công suất lắp đặt mới của BIPV trên thế giới lần lượt là 1,15GW và 2,3GW, chỉ chiếm 0,95% và 1,73% công suất PV lắp đặt mới trong đó năm; trong số đó, công suất lắp đặt của BIPV tại Trung Quốc vào năm 2020 là 709MW, chỉ chiếm 709MW. Công suất lắp đặt quang điện phân tán trong nước chiếm 4,5%, chiếm 1,5% tổng công suất quang điện mới được lắp đặt. Tại sao BIPV chỉ chiếm thị phần nhỏ như vậy sau khi giành được BAPV? Trên thực tế, điều này chủ yếu là do các kịch bản ứng dụng của việc xây dựng quang điện. Tòa nhà quang điện được chia thành thị trường gia tăng và thị trường chứng khoán, BAPV và BIPV có các trọng tâm khác nhau.
BAPV chủ yếu được sử dụng trong chuyển đổi chứng khoán:
(1) Dễ dàng phê duyệt và phê duyệt, việc cải tạo tòa nhà cần được các bộ phận liên quan phê duyệt, có thể giảm bớt khó khăn phê duyệt mà không làm thay đổi kết cấu tòa nhà ban đầu;
(2) Tiết kiệm chi phí, nếu mái nhà được bảo trì tốt, có thể thêm khung quang điện sau khi xử lý đơn giản;
(3) Thời gian thi công ngắn, không cần dỡ mái nguyên bản, giảm thời gian thi công; (4) Giảm thiệt hại cho tòa nhà ban đầu và việc xây dựng lại mái nhà dễ làm hỏng một phần cấu trúc tòa nhà cũ và việc lắp đặt các giá đỡ có thể làm giảm mức độ thay đổi cấu trúc.
BIPV phù hợp hơn cho các tòa nhà mới, chủ yếu ở các điểm sau:
(1) Thuận tiện cho việc chấp nhận, các tòa nhà mới phải đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng bắt buộc và cấu trúc tòa nhà tích hợp thuận tiện cho việc chấp nhận;
(2) Vốn đầu tư thấp, BIPV hình thành ngay, không cần chuyển đổi sau này;
(3) Độ chính xác trong xây dựng cao, các tòa nhà quy mô lớn mới do viện thiết kế thiết kế thống nhất, yêu cầu đối với kết cấu tòa nhà rõ ràng, có thể giảm thiểu nguy cơ tai nạn tiềm ẩn trong giai đoạn sau;
(4) Tăng công suất lắp đặt của quang điện và BIPV có thể được thiết kế cho mái nhà và mặt tiền để tăng hiệu quả tiết kiệm năng lượng của các tòa nhà;
(5) Tính nhất quán của thiết kế mạnh mẽ và tính thẩm mỹ của tòa nhà được cải thiện.
