來源:科技日報
科技日報記者 馬愛平
在深圳前海,一座造型獨特的冰雪主題建筑正式亮相。令人稱贊的不只是其內部的冰雪世界,更是屋頂——它并非普通的金屬屋面,而是一套能高效發電、與建筑美學融為一體的高性能光伏系統。近日,科技日報記者跟隨“高質量發展看國企”科技創新專題調研交流活動走進遠東綠能科技(廣東)有限公司(以下簡稱“遠東綠能”)建筑光伏一體化(BIPV)標桿項目——“前海冰雪世界”項目。
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前海冰雪世界項目的屋頂光伏改造,始于一個近乎矛盾的技術挑戰。“項目初期設計并未考慮光伏,其金屬屋面承重能力僅為每平方米20公斤。然而,深圳作為沿海城市,建筑須滿足高達9.1千帕的防風壓標準。”遠東綠能副總經理王法智介紹,按照常規建筑光伏一體化設計方案,滿足此風壓的玻璃組件重量可達每平方米60公斤,遠超屋頂承重極限。
“此前曾有臺風掀翻機場屋頂的案例,作為重點工程,安全必須萬無一失。”王法智回憶,面對承重與抗風的雙重壓力,團隊開啟了技術攻關。
常規的加厚板材方案行不通,只會增加重量。“團隊最終創新性地提出了‘0.7毫米不銹鋼板瓦楞結構’解決方案。”遠東綠能產品研發經理黃劍介紹,團隊將不銹鋼板沿屋面短邊方向軋制成瓦楞狀,這一巧思相當于將整個屋面分割為多個獨立加強的小單元,提升了結構強度和抗風揭能力,同時完美保持了材料的輕量化特性。配合縱向增設的多個固定點,團隊在承重極限內,為屋頂披上了一層堅固的“發電鎧甲”,破解了在輕型屋面上實現高抗風性能光伏鋪設的難題。
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結構創新解決了“安得上去”的問題,光伏建材的美學與性能統一,則解決了“如何好看又好用”的行業痛點。“前海冰雪世界的屋頂沒有采用傳統光伏板的深藍色或黑色,而是選用了與建筑環境更融合的淺藍色與白色拼接方案,并通過微米級彩釉工藝嵌入品牌標識,使光伏屋頂本身成為一道城市景觀。”黃劍說。
這背后,是一項關鍵材料技術的突破——高性能外表面釉料的自主研發。“傳統裝飾用彩釉玻璃多將釉料做在玻璃內表面(夾膠),以保證耐久性,但這無法滿足建筑光伏一體化對外觀質感的高要求。為了達到外表面施釉且兼具透光性、耐候性的目標,團隊曾尋求國外先進技術合作,但發現其產品無法實現有效透光。”黃劍說,“我們想要的是在外表面、質保長、還能透光的釉料,這本身是矛盾的。合作未果后,團隊決定自主攻關。”
研發過程充滿挑戰,窯爐溫度過高,玻璃會軟化變形;溫度偏低,釉料無法熔融牢固,易褪色。歷經多次測試與工藝調整,團隊終于掌握了從釉料配方到燒結工藝的全套關鍵技術,研制出能實現“透光不透明”效果的專屬釉料——既能完美呈現設計色彩與紋理,又能讓光線有效穿透,被下方的電池片吸收。這項從0到1的突破,為建筑光伏一體化產品的建材化、美學化掃除了關鍵障礙。
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采用淺色系釉料,通常會降低光伏組件對光線的吸收,影響發電效率。為了彌補這一“美學損失”,團隊在釉料上再施巧計:創新性地增加了藍色點狀鏤空設計。這些微孔結構在不影響整體視覺效果的前提下,顯著增加了透光面積。
“正是這一設計優化,使得該項目的光伏組件轉化效率從基礎的17.5%提升至20%。整個屋頂3.5萬平方米的光伏面板,總裝機容量達到約6.4兆瓦,預計年發電量從576萬度躍升至633萬度,可滿足項目自身約20%的年運營用電需求。”王法智表示,這意味著,美學與發電效率在此實現了協同增益,而非此消彼長。
(受訪者供圖)
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