光伏建筑在城市尺度下的大规模应用

荷兰地处欧洲西北部，濒临北海，在日耳曼语中“荷兰”意为“低地之国”，其国土有一半以上低于或几乎水平于海平面。荷兰也是世界上人口密度最高的国家之一，它的人口密度超过400人/平方公里。为了生存和发展，荷兰人竭力保护原本不大的国土，有序利用现有资源并十分重视环境保护。基于本国能源安全和温室气体减排的国际义务，荷兰政府对可再生能源发展采取了积极支持的态度，从20世纪80年代开始可再生能源的开发和利用，并于20世纪90年代末进入了发展高峰期。在此背景下，荷兰的光伏建筑由建筑单体发展到城市规模的建筑群，尼乌兰(Nieuwland)光伏住区是其中的典型代表。

尼乌兰住区是荷兰中部城市阿麦斯福(Amersfoort)的一片新开发居住区，在当地政府和电力供应商的支持下，尼乌兰建成了全球首个规模达1兆峰瓦(太阳能装置容量计算单位)的光伏住区。该住区包括500多栋住宅以及学校、幼儿园、运动中心等社区配套，这些建筑上安装了总面积达1.2万平方米的光伏组件，年发电量达1兆千瓦时，相当于300户家庭的用电量。荷兰当地政府和电力公司在该地区发展光伏住区的考虑是：探讨太阳能光伏大规模应用对城市形态的影响，通过大规模使用光伏材料降低其生产成本，在光伏建筑设计和光伏电力系统设计上积累经验，验证光伏系统运行维护方式和产权运作模式等。

光伏住区的规划和建筑设计

建筑利用太阳能的潜力受到建筑朝向的影响，而在城市尺度下，建筑朝向与规划的布局和道路的走向关系密切。为使每栋住宅尽可能利用太阳能，尼乌兰住宅前的道路走向以东西向为主，住宅得以朝南。规划预计每户住宅20平方米以上面积的屋面和墙面可以安装光伏板，500户光伏规模可达1兆峰瓦以上。

为了能同时完成整个居住区规模的住宅设计，也为了激发建筑师设计光伏住宅的创造力，该住区又划分成若干地块，每个地块上的建筑由一个建筑设计事务所负责主持设计。由于尼乌兰住区是全球首个大规模的光伏住区，参与设计的大多建筑师并没有光伏建筑的设计经验，因此，政府为建筑师制作了一本设计帮助手册，便于建筑师在住宅设计中考虑光伏组件布置的方位角和倾斜角，了解光伏组件的通风、光伏组件与屋面集成的构造设计。最终，建筑师设计出形式多样的光伏住宅，光伏组件朝向南、西南、东南，倾斜角在20度至90度之间。

此外，当地的能源电力公司REMU(现合并到新的公司ENECO)还专门设计建造了样板房——能量平衡住房(EnergyBalanceHome)。该样板房设计基于3个原则：减少建筑运行时的能耗需求，利用可再生能源，使用可回收的建筑材料。160平方米的屋面安装了97平方米的光伏组件，此外是带透明玻璃的采光天窗和14平方米的太阳能热水板，热水板产生的热水可供家庭使用。也可用于室内采暖。

光伏系统的管理

尼乌兰光伏住区尝试了多种不同的光伏系统产权模式和相应的合同服务管理。该社区内建筑的使用性质有多种，有出售的住房、出租的公寓，还有社区公共的学校和运动中心。这些建筑内的光伏系统或者归能源电力公司所有，或者归房产者所有。如果是出租房，租户可以无偿使用光伏产生电力的20%;如果是私有产权房，住户以光伏设备成本价的25%购买户内整套光伏系统的所有权，他们可以无偿使用光伏产生的全部电力。10年之内，能源电力公司负责光伏设施的维护;10年之后，住户和能源电力公司重新商定新的协议。