太陽(yáng)能光伏建筑一體化越南在地化的相關(guān)技術(shù)研究

陸俊行 方鳳才 黃可煜

【摘 要】文章介紹了廣西超星太陽(yáng)能科技有限公司研究太陽(yáng)能光伏越南在地化的相關(guān)技術(shù)，產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，整機(jī)耐久性好，抗鹽霧和腐蝕，光伏板輕量化，聯(lián)網(wǎng)逆變器具有全數(shù)字智能化顯示功能，通過(guò)設(shè)計(jì)專用支架更符合當(dāng)?shù)亟ㄖ惑w化要求，并且安裝效率高，性價(jià)比高。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能光伏；建筑一體化；越南在地化

【中圖分類號(hào)】TU18 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）10-0072-03

0 引言

隨著能源危機(jī)的不斷加劇和環(huán)保理念的逐步樹立，各個(gè)國(guó)家紛紛加入光伏發(fā)電領(lǐng)域的研究隊(duì)伍中，并大力推進(jìn)光伏發(fā)電的計(jì)劃。公司利用優(yōu)越的研發(fā)條件和技術(shù)力量，與越南多家企業(yè)開展國(guó)際科技合作，并積極依托廣西師范學(xué)院太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)室的科研力量，在太陽(yáng)能光伏建筑一體化應(yīng)用研制方面取得了重要突破。通過(guò)與越南企業(yè)開展太陽(yáng)能光伏技術(shù)的越南在地化研究與生產(chǎn)示范，促進(jìn)南寧市太陽(yáng)能光電利用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與科技進(jìn)步，并利用東盟市場(chǎng)資源實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略，建立國(guó)際科技合作示范基地，經(jīng)試產(chǎn)和逐步優(yōu)化，目前已在越南實(shí)現(xiàn)規(guī)?；可a(chǎn)，并已投放東盟市場(chǎng)，產(chǎn)生了可喜的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 太陽(yáng)能光伏的市場(chǎng)狀況

近年來(lái)，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在中國(guó)已經(jīng)形成一定規(guī)模，例如珠江三角洲地區(qū)的太陽(yáng)能產(chǎn)品的加工、生產(chǎn)、銷售區(qū)，長(zhǎng)江三角洲和京津冀地區(qū)的太陽(yáng)能電池制造基地，江西太陽(yáng)能硅制造基地，越來(lái)越多的太陽(yáng)能企業(yè)上市，興起與發(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)奠定了推廣應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電特別是建筑一體化太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基礎(chǔ)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2016年1～10月全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電總量為329億kW·h，同比增長(zhǎng)32.2%，其中10月的發(fā)電量為31億kW·h，同比增長(zhǎng)17.1%。太陽(yáng)能光伏發(fā)電行業(yè)已進(jìn)入發(fā)改委“鼓勵(lì)發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)”名錄，部分光伏設(shè)備進(jìn)入“鼓勵(lì)進(jìn)口的重要裝備”名錄。

隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的建設(shè)和發(fā)展，并網(wǎng)系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，并網(wǎng)的總體架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)電池電力不夠時(shí)可以很容易地轉(zhuǎn)換到城市電網(wǎng)，還可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)與其他形式的能源組建網(wǎng)絡(luò)，或者不帶有蓄電池或帶蓄電池，在有太陽(yáng)光照時(shí)系統(tǒng)可以向電網(wǎng)發(fā)電，無(wú)太陽(yáng)光照時(shí)又可以從電網(wǎng)取電并分別折算電價(jià)。目前，安裝5 kW的家用并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)需要投資大約為5萬(wàn)元，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)，以平均每月發(fā)電450 kW·h，每1 kW·h補(bǔ)貼0.45元，每1 kW·h電價(jià)需要0.45元計(jì)算，大約10年就可收回成本。

2 太陽(yáng)能光伏的相關(guān)技術(shù)研究

廣西超星太陽(yáng)能科技有限公司與越南太陽(yáng)能光伏利用工程企業(yè)合作，共建光伏利用工程技術(shù)研究中心，圍繞東盟各國(guó)新興起的太陽(yáng)能光伏利用工程系統(tǒng)建筑一體化的技術(shù)需求，以技術(shù)轉(zhuǎn)移、指導(dǎo)和培訓(xùn)、參與專利化、標(biāo)準(zhǔn)化研究的方式，以市場(chǎng)需求及技術(shù)要求在地化（高效、低故障、高性價(jià)比、易使用維護(hù)）為基準(zhǔn)研發(fā)越南在地化系列工程系統(tǒng)制造關(guān)鍵技術(shù)，指導(dǎo)其生產(chǎn)線建設(shè)，研發(fā)在地化系列新產(chǎn)品；研發(fā)越南在地化光伏利用工程技術(shù)，包括斜屋頂支架及固定基座設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì)、限荷保護(hù)和防雷裝置設(shè)計(jì)、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、蓄電池組、光伏應(yīng)用終端等建筑一體化太陽(yáng)能光伏工程技術(shù)。

2.1 太陽(yáng)能光伏建筑一體化技術(shù)

太陽(yáng)能光伏建筑一體化技術(shù)不是將太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與建筑簡(jiǎn)單地相加，而是通過(guò)太陽(yáng)能光伏的利用技術(shù)與建筑的建造技術(shù)進(jìn)行集成，整合出一個(gè)嶄新的現(xiàn)代化節(jié)能建筑。簡(jiǎn)單地說(shuō)，太陽(yáng)能光伏與建筑一體化是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與建筑的結(jié)合應(yīng)用。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的建筑一體化將光伏組件作為建筑的一部分，對(duì)建筑的建筑功能與建筑效果帶來(lái)新的影響。目前，光伏建筑一體化的形式主要有3種：{1}與屋頂一體化；{2}與墻體一體化；{3}與遮陽(yáng)、雨棚一體化。既要保有建筑的美學(xué)特點(diǎn)，又要在建筑設(shè)計(jì)時(shí)加入光伏模塊，必須將建筑美學(xué)、太陽(yáng)能光伏技術(shù)整合，減少影響建筑外觀的太陽(yáng)能光伏發(fā)電模塊。一般集成太陽(yáng)能光伏利用技術(shù)的建筑被稱為光伏建筑。作為一個(gè)建筑，光伏建筑一定要滿足建筑的美學(xué)要求。由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電建筑一體化的光伏組件要安裝在建筑上，在其不可能作為建筑材料時(shí)，光伏組件要與整個(gè)建筑相協(xié)調(diào)統(tǒng)一。光伏系統(tǒng)不僅生產(chǎn)電能，同時(shí)還作為建筑的一部分，替代部分傳統(tǒng)建筑材料，減少建筑材料成本。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體要求是“一高、二穩(wěn)、三低”。高就是轉(zhuǎn)換的效率要高；穩(wěn)就是系統(tǒng)運(yùn)行要穩(wěn)定；低就是進(jìn)一步降低成本。為滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化的技術(shù)要求，我們實(shí)施了4個(gè)方面的技術(shù)改進(jìn)：一是設(shè)計(jì)適合于越南法式建筑的斜屋面與弧形屋頂?shù)闹Ъ?，?jīng)計(jì)算可以增加5%左右的發(fā)電量。二是采用高效率的逆變器，效率由原來(lái)的90%提高至98%。三是對(duì)組件接線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將太陽(yáng)能電池組件改為跨接形式，不僅可以充分利用電池組件自帶電纜，每組方陣還可以節(jié)省約1/4的光伏專用電纜。配以電池組件、控制系統(tǒng)、數(shù)位顯示儀等相關(guān)設(shè)施，形成不同規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)。四是根據(jù)越南地區(qū)的日照量、日曬進(jìn)行測(cè)量，設(shè)計(jì)搭配合理數(shù)量的太陽(yáng)能電池板，為客戶降低了成本。

2.2 太陽(yáng)能光伏建筑一體化越南在地化產(chǎn)品的主要技術(shù)

結(jié)合越南氣候、市場(chǎng)需求、原料保障等特點(diǎn)，研究開發(fā)在地化高效、低成本的太陽(yáng)能電池應(yīng)用技術(shù)，包括電池板篩選試驗(yàn)、性價(jià)比分析，電池板主要參數(shù)、轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)選及設(shè)計(jì)，支架本地化改良設(shè)計(jì)。

（1）越南在地化電池板標(biāo)準(zhǔn)組件在斜面屋頂及弧形屋頂?shù)募夹g(shù)研究，包括在地化的電池板選材，采用超薄雙層鋼化玻璃，重量?jī)H為12 kg/m2，同時(shí)具有越南地區(qū)建筑材料所要求的氣候耐性測(cè)試，可承受風(fēng)壓2 400 Pa，安全可靠，轉(zhuǎn)化效率高，壽命長(zhǎng)，可與建材同步，還具有美觀大方、便于施工的特點(diǎn)。

（2）聯(lián)網(wǎng)逆變器技術(shù)研究。聯(lián)網(wǎng)逆變器是整套光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，應(yīng)具有自動(dòng)開啟或停止電池板的功率輸出，最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制，防止單獨(dú)運(yùn)行，自動(dòng)電壓控制，異常情況排解與停止運(yùn)行的功能。

（3）越南在地化太陽(yáng)能光伏工程系統(tǒng)新產(chǎn)品研制，包括市場(chǎng)目標(biāo)產(chǎn)品功能設(shè)定、樣機(jī)設(shè)計(jì)，功能集成時(shí)的低故障、易維修設(shè)計(jì)和低成本設(shè)計(jì)。

（4）越南在地化太陽(yáng)能光伏工程系統(tǒng)組裝線優(yōu)化完善技術(shù)研究，包括整線設(shè)備配套及工裝研究、整線運(yùn)行工藝匹配研究等。

（5）越南在地化離網(wǎng)獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)品研究，采用2種設(shè)計(jì)方案，一是離網(wǎng)獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，采用蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，可應(yīng)用于獨(dú)立的太陽(yáng)能應(yīng)用終端。二是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，如電池不夠用電則可自動(dòng)使用市電供電，不會(huì)因太陽(yáng)能產(chǎn)電不足而影響用電。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程，減少了其中的能量消耗，節(jié)約了占地空間，還降低了配置成本。

2.3 太陽(yáng)能光伏建筑一體化越南在地化工程技術(shù)研究

（1）越南在地化建筑一體化設(shè)計(jì)研究。針對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格（如法式建筑斜屋頂）、建筑類型開展一體化形式設(shè)計(jì)研究、電池板支架技術(shù)研究，如標(biāo)準(zhǔn)組件在斜面屋頂及弧形屋頂?shù)募夹g(shù)方案，支架結(jié)構(gòu)、材料及仰角等參數(shù)的篩選試驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度地提高發(fā)電效率。

（2）越南在地化工程安裝基座研究。針對(duì)該地區(qū)靠近海邊風(fēng)力大的問(wèn)題，研究太陽(yáng)能光伏工程系統(tǒng)安裝形式、底座基礎(chǔ)、固定器具等，提高發(fā)電工程系統(tǒng)抵御大風(fēng)天氣的能力。盡量避免破壞建筑屋面外觀，達(dá)到太陽(yáng)能光伏工程系統(tǒng)建筑一體化的目的。

（3）越南在地化一體化工程優(yōu)化綜合設(shè)計(jì)研究。針對(duì)當(dāng)?shù)靥?yáng)能輻射強(qiáng)獨(dú)特點(diǎn)，進(jìn)行光電利用工程優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到比南寧本地使用的工程資金投入節(jié)約15%的目的。

（4）在系統(tǒng)中配置專用的并網(wǎng)逆變器，以保證輸出的電能滿足電網(wǎng)電力對(duì)用電性能指標(biāo)的要求，并研究采用太陽(yáng)能發(fā)電與LED光源結(jié)合的照明設(shè)施，節(jié)約公共能源。

（5）在地化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化及示范研究。建立樣板工程、制定一體化標(biāo)準(zhǔn)化圖集，召開越南太陽(yáng)能企業(yè)為主參加的現(xiàn)場(chǎng)示范交流會(huì)。完善聯(lián)合研究中心，申報(bào)越南專利、標(biāo)準(zhǔn)，培訓(xùn)技術(shù)工人，培育技術(shù)隊(duì)伍。

（6）研發(fā)出了一套可綜合利用太陽(yáng)能的小戶型建筑一體化光伏系統(tǒng)，在房頂上安裝太陽(yáng)能光伏供電單元，主要為太陽(yáng)能薄膜電池，與蓄電池和控制系統(tǒng)連接，用于給家用電器提供電能。房頂上還設(shè)置有太陽(yáng)熱能接收器，并在接收器覆蓋的房頂上噴涂吸熱涂料。太陽(yáng)熱能接收器是一個(gè)由鋼化玻璃制成的密閉的容器，用于儲(chǔ)存被太陽(yáng)加熱的空氣，內(nèi)部設(shè)置有蒸發(fā)器，通過(guò)管道與膨脹閥一端連接，膨脹閥另一端與空氣能熱水器連接。太陽(yáng)熱能接收器還內(nèi)置有空氣溫度檢測(cè)器，接收器兩側(cè)開設(shè)有散熱窗并與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空氣溫度檢測(cè)器均與綜合控制器連接，綜合控制器又與空氣能熱水器內(nèi)的水溫檢測(cè)傳感器連接。這套系統(tǒng)綜合利用了太陽(yáng)的光能和熱能并引入空氣能熱水器節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，還利用建筑頂部作為系統(tǒng)的一部分，在為用戶提供電能的同時(shí)還能提供熱能，更為有效地利用綠色能源。

3 結(jié)論

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是到目前為止最清潔、最長(zhǎng)壽的發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，未來(lái)的樓宇系統(tǒng)中安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電組件的情況會(huì)越來(lái)越多，家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組建從獨(dú)立設(shè)計(jì)到并網(wǎng)設(shè)計(jì)都會(huì)隨之慢慢發(fā)展，形成一個(gè)較為新興的產(chǎn)業(yè)，因此對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究是一個(gè)很有經(jīng)濟(jì)前景的課題。在能源和環(huán)保壓力的背景下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)已逐步成為各個(gè)國(guó)家走可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]王鑫，呂智.談光伏建筑一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[C].遼寧省土木建筑學(xué)會(huì)建筑電氣專業(yè)委員會(huì)遼寧省建筑電氣情報(bào)網(wǎng)2014年聯(lián)合年會(huì)，2014.

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]