在上海这座现代化都市中，建筑与能源的关系正悄然发生着变化。一种将传统屋面材料与太阳能发电技术相结合的产品——光伏发电瓦，逐渐进入人们的视野。它不同于人们常见的大型光伏板，更侧重于与建筑本身的一体化融合，在满足遮风避雨基本功能的将阳光转化为电能，为建筑的运行提供清洁能源。以下将从几个方面对上海地区应用光伏发电瓦的相关情况进行阐述。
1.光伏发电瓦的基本概念与工作原理
光伏发电瓦，从本质上说，是一种具备光伏发电功能的建筑材料。它在外观上可以模仿传统的水泥瓦、陶土瓦甚至琉璃瓦的形态和质感，但其内部或表面集成了光伏电池芯片。当阳光照射到瓦片表面时，光子能量会激发半导体材料中的电子发生定向移动，从而产生直流电。产生的直流电会通过预先铺设在线缆汇入到逆变器中，逆变器将其转换为可供家庭电器或商业设施使用的交流电。
与附加在屋顶上的常规光伏组件不同，光伏发电瓦是直接作为屋顶围护结构的一部分，替代了传统的屋面瓦。这种设计使得太阳能发电系统与建筑结构结合得更为紧密，在视觉上往往更具整体性，减少了以往太阳能设备可能带来的突兀感。
2.上海地区应用光伏发电瓦的潜在考虑因素
在上海考虑使用光伏发电瓦，需要结合本地的气候、建筑特点及能源需求进行综合评估。
*光照资源：上海属于亚热带季风气候，年日照时数处于中等水平。虽然不及我国西北部地区阳光充沛，但依然具备一定的太阳能开发利用价值。光伏发电瓦在散射光条件下也能工作，其发电效率与太阳辐射强度直接相关。进行详细的屋顶日照分析，是评估其发电潜力的重要一步。
*建筑风格与美观要求：上海拥有多样化的建筑风格，从历史保护建筑到现代高层住宅、商业楼宇。光伏发电瓦的优势在于其可定制的外观，能够更好地适应不同建筑的审美需求，尤其是在对建筑风貌有较高要求的区域，它可能比传统光伏板更具适应性。
*屋顶条件与结构安全：安装光伏发电瓦需要对现有屋顶或新建屋顶的结构进行评估。它需要替代原有屋面材料，因此其重量、安装方式多元化符合建筑结构的安全标准。对于老旧建筑，需由专业人员进行结构承重核算。屋顶的朝向、倾角、是否有遮挡物等，都会影响最终的发电效率。
*气候适应性：上海夏季多雨、偶尔会受台风影响。光伏发电瓦作为屋面材料，多元化具备优异的防水、抗风、抗冲击性能。其耐久性和可靠性需要达到甚至超过传统屋面瓦的标准，以确保在恶劣天气下建筑内部的安全和发电系统的稳定运行。
3.光伏发电瓦的技术类型与性能特点
目前市场上有多种技术路线的光伏发电瓦，主要区别在于所采用的光伏材料和技术集成度。
*基于晶硅技术：这类产品通常采用高效率的单晶硅或多晶硅电池片，然后通过层压等技术封装在具有瓦片形态的基板上。其优点是光电转换效率相对较高，技术成熟。缺点是外观上可能仍保留部分深蓝色或黑色的太阳能电池特征，形态和弯曲度可能受到一定限制。
*基于薄膜技术：如铜铟镓硒等薄膜电池可以制作得更加柔韧，能够更好地贴合不同曲率的屋顶。这类瓦片在外观上有时可以做到更接近传统瓦片的色泽和质感，美观性可能更佳。但其单位面积的发电效率通常低于晶硅产品。
*性能参数关注点：在选择时，需要关注几个关键指标：一是额定功率，即单块瓦片在标准测试条件下的发电能力；二是转换效率，指将光能转换为电能的百分比；三是防火等级、抗压强度等建筑材料安全指标；四是产品质保年限，包括材料工艺质保和发电性能衰减质保。
4.系统的构成与并网运行
一个完整的光伏发电瓦系统不仅仅是瓦片本身，还包括一系列配套设备。
*主要部件：核心部件是光伏发电瓦。还包括逆变器（用于直流转交流）、汇流箱、支架系统（用于固定和连接瓦片）、线缆以及监控系统。对于希望离网运行或提高供电可靠性的系统，还需要配置储能电池。
*并网模式：在上海的居民或商业建筑中，大部分光伏发电系统采用“自发自用，余电上网”的模式。即系统产生的电力优先供建筑自身使用，当发电量超过消耗量时，多余的电能会输送到公共电网；当自身发电不足时，再从电网取电。这需要与本地电力公司办理相关的并网申请手续，安装双向电表。
5.经济性分析与长期价值
评估光伏发电瓦的价值，不能仅看初始投入，还需考虑其长期的能源产出和潜在效益。
*初始投资：目前，光伏发电瓦的单位造价通常高于传统屋面瓦加装普通光伏板的组合。这主要是因为其兼具建材和发电设备的双重属性，生产工艺和材料成本较高。
*发电收益：系统投入运行后，所发电量可以抵消部分从电网购买的电能，从而节省电费支出。余电上网部分，可根据当地政策获得相应的电费计量。这部分收益取决于系统的实际发电量、自用比例以及电价。
*其他价值：除了直接的电费节省，光伏发电瓦还能提升建筑的绿色属性，可能对建筑的价值产生积极影响。它代表了一种可持续的生活方式，减少了对化石能源的依赖和碳排放。
6.安装与维护的注意事项
专业的安装和适当的维护是保证系统长期稳定运行的关键。
*安装专业性：光伏发电瓦的安装需要同时具备屋面施工资质和光伏系统安装资质的团队进行操作。安装过程多元化严格遵循建筑规范和电气规范，确保结构安全、防水可靠、电气连接正确。
*日常维护：维护工作相对简单。主要是保持瓦片表面的相对清洁，避免灰尘、落叶或鸟粪等遮挡物长期覆盖，以免影响发电效率。在雨季，雨水能起到一定的清洁作用。定期检查系统监控数据，关注发电量是否异常，如有问题及时联系专业人员排查。
总结来说，光伏发电瓦为上海的建筑提供了一种将能源生产与建筑本体相结合的可能性。它在美观集成度、空间利用方面展现出独特优势。对于上海的建筑业主而言，是否选择采用这项技术，需要基于对自身屋顶条件、能源需求、预算以及对产品特性的深入了解，进行审慎的决策。随着技术的不断进步和成本的持续优化，光伏发电瓦有望在未来城市的能源结构中扮演更积极的角色。
