让科技为光伏建筑一体化插上发展的“翅膀”

这是小英奉献的第2387篇文章

日前，在刚结束不久的上海SNEC光伏展上，英利集团（简称“英利”）凭借“璃光——建筑因其而生动”荣获“SNEC十大亮点评选”兆瓦级翡翠奖（详情戳☞ 英利嘉盛新品亮相SNEC 引领BIPV新潮流）。该产品为英利第十一代光伏建筑一体化（BIPV）产品系列之一，是英利在绿色建材上的又一突破。

从2005年起，英利就已经开始了BIPV的探索之路，截至目前，其BIPV产品已经完成了十一代。十一代产品的更迭，得益于国家技术平台的支撑，而这个国家技术平台，说的就是光伏材料与技术国家重点实验室。实验室代表着国家最高研发水平，引领着光伏发电技术不断创新，也推动着BIPV项目的研发与实践。作为城市标志性建筑，也是“光伏+大型商业综合体”的典型示范，其建筑本身就令人心向往之。

建好国家重点实验室 打造光伏应用新典范2009年7月21日，国家科技部下发了关于建立包括太阳能光伏发电技术在内的可再生能源国家重点实验室的通知。英利积极组织材料进行申报。“国家重点实验室是国家科技部批准，组织高水平基础研究和应用研究、聚集和培养优秀科学技术人才、开展高层次学术交流的重要基地。”据英利首席科学家、光伏材料与技术国家重点实验室主任宋登元回忆，当时，全国各大知名光伏企业纷纷争夺这个代表行业技术最高水平的金字招牌。英利过五关斩六将，凭借在创新能力、科研条件、研发投入、人才队伍、实验室管理、开放交流以及承担国家重大科研项目等方面的强大竞争力，在一轮又一轮的评审中脱颖而出。2010年1月15日，实验室获国家科技部批准筹建，并于同年5月通过专家论证，我国首座光伏与建筑一体化的国家重点实验室大楼的设计工作也由此开始。“既然是光伏领域的实验室，我们就要体现光伏的元素，体现我们的研发方向，把实验室建设成一个光伏应用的典范、一个标杆。”英利技术中心刘莹介绍，从造型上，实验室设计着力体现“根”的立意，采用简洁有力的体块，体块中展现较强的逻辑关系，与英利严谨富有逻辑的发展理念不谋而合。该造型由三部分体块组成，底部体块为整个建筑的基石，坚如磐石，顶部体块如同长龙般从地面拔地而起，外围和顶部安装光伏幕墙，如虎添翼，并以光伏幕墙为基础，建立含分布式光伏、电池储能和飞轮储能的微电网示范工程。整个建筑浑然一体，具有较强的力度感、科技感和震撼力，在商业\公共设施中造型设计独树一帜。研发创新 “熊猫”双玻助力2011年2月23日，实验室正式开工建设。实验室主体大楼占地50亩，建筑面积约6万平方米，光伏装机容量1.4兆瓦。当时，英利已经有五代BIPV产品的成功实践，领先的双玻组件生产线，更是为产品研发和创新提供了巨大支持。

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“在产品设计上，实验室采用银灰色镀膜玻璃，所用组件全部使用由英利自主研发的‘熊猫’双面发电组件，它具有转化效率高、弱光效应好、初始光衰小、双面发电等特点和优势。”刘莹介绍，当时，英利采用高压釜固化工艺提升了两倍产能，大幅度降低了光伏组件单瓦成本，促使BIPV朝着低成本大步跨越。此外，材料与建筑的结合必须考虑其安全性能，因此，当光伏电池组件作为建筑维护材料，就要确保当组件因不可抗力发生破碎时，玻璃材料不可以对人体造成划伤。“熊猫”双面发电组件通过了TUV严苛的“5400Pa机械载荷测试”，经受了强度和刚度性能分析的双重考验。“5400Pa是什么概念呢？就是相当于12级风，在这样的测试下，所用产品的中心形变量远低于常规背板组件，实验后EL图显示无隐裂，也就是说，即使组件破损后也不会造成人身伤害。”刘莹说。其实，在第六代BIPV产品研发上，考验要更多。“当时，技术研发人员做了众多测试，有弱光性测试、不同场景对组件发电量的影响、反光背景对组件发电量的影响、温度分析、透光率分析、机械性能测试等。”刘莹表示，通过一系列的实验，得出结论，然后将最优方案应用到实验室建造上。比如，通过把双玻组件分别置于草地、沙地、水泥地、雪地等不同环境中，测试反射率对组件发电量的影响，得出白色背景的应用环境可使双面发电组件发电量更高。而这个结论也正好应用在了实验室北立面的光伏幕墙安装问题上。
重点实验室外立面安装的英利“熊猫”双玻高效组件
“在最初的设计阶段，北立面是没有光伏的，”参与过实验室项目设计和建设的庞成学（现任英利户用开发部技术支持员）讲道，“因为实验室的北立面正对着我们英利产业园9号厂房的白色墙，而‘熊猫’组件具有弱光性，在较弱的光照下也能够发电，同时有白色背景板的反光下会增加发电量。控股领导苗总就安排技术人员在9号厂房与实验室中间的三栋建筑上做了示范，实验结果跟理论是一致的。所以我们才决定在实验室的北面也安装光伏组件。”据数据显示，实验室北立面光伏发电约有 8%的发电量来源于9号厂房的墙面反射光。智能支撑 促进示范升级说到发电量，在实验室的一楼大厅，常年放置着发电量实时显示屏，对实验室五个光伏安装面的每日发电情况进行实时展示。这些数据的背后支撑，便是实验室的智能运维系统。除了显示实时发电量，智能运维系统的后台页面要更加丰富，展示有场站各项指标及设备效率指标，这些设备各项运行参数，会帮助运维人员分析设备运行状态，分析设备能效比。据数据显示，实验室自2014年至2019年底，累计发电345.46万度，相当于减排二氧化碳3375.19吨，总体减排效益达197.465万元。“实验室所发电量自发自用，并网点设在实验室的配电室，采用低压就近并网。”英利工程师梁玉洁（现任英利蓝方能源总经理）解释道，“实验室利用光伏幕墙做智能微电网系统，也就是可以脱离电网独立形成局域网的系统。”据悉，该系统包含光伏发电系统、柴油发电系统、电池储能系统、飞轮储能系统和交流负荷等，被动并离网切换时间仅15.2ms，实现了计划性离网和离网转并网的无缝切换，达到国际先进水平，是工业园区型分布式光伏/储能微电网系统集成的典型示范，也为解决独立海岛用电，架设输电线不方便的地区提供了成功应用示范。验收揭牌 开启腾飞之门2013年10月26日，由国家科技部组织的“光伏材料与技术国家重点实验室”验收会议在英利接待中心举行，实验室顺利通过建设期验收。12月28日，实验室太阳能建筑应用示范项目也成功验收。标志着我国第一个光伏领域的国家级重点实验室建设完成。其建筑标准也完全达到当时保定本地50%的建筑节能标准，获得了国家及业内认可，代表国内BIPV项目向着实用化、标准化过渡。“它不仅实现了中国光伏行业技术创新体系建设的重要突破，还在建设期间，就已经取得了一大批在光伏领域具有影响力的创新成果，并掌握了一系列关键技术。”宋登元介绍，截至目前，在绿色建筑领域，该项目承担国家“863”计划、河北省光伏建筑一体化示范等国家、省级科研项目6项，申请BIPV相关专利183项，主持和参与BIPV相关的国际、国家和行业等标准13项，通过TUV认证2项，获评为国家战略性创新产品，成果鉴定为国内领先水平。此外，还培养了BIPV研发、设计、施工、安装的高级专业人才500余人。重点实验室获国家科技部验收2014年8月29日上午，在一阵鞭炮轰鸣中，“光伏材料与技术国家重点实验室”正式揭牌。“那是一个具有里程碑意义的时刻，”宋登元表示，实验室让英利走上了更加开放的转型之路，自那之后的几年里，国家能源光伏技术重点实验室、国家级企业技术中心、光伏技术国际联合研究中心、国家技术标准创新基地（光伏）创新基地也先后在英利落户，英利也成为我国在光伏领域唯一拥有五大国家级研发平台的企业。五大国家级研发平台的加持，助推英利在创新建筑业和新能源产业结合新理念的实践中不断前行。如今，英利参与建设的项目在全国遍地开花，应用产品也实现多样化，BIPV示范园区更是从保定本部辐射至海南、天津、衡水基地。随着国家对绿色建筑的重视，英利将持续加大研发力度，推动能源结构转型，为绿色建筑提供更好的实现途径。

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