探尋深圳前海冰雪世界項(xiàng)目背后的科技奧秘

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來源：科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛平

在深圳前海，一座造型獨(dú)特的冰雪主題建筑正式亮相。令人稱贊的不只是其內(nèi)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(fā)電、與建筑美學(xué)融為一體的高性能光伏系統(tǒng)。近日，科技日?qǐng)?bào)記者跟隨“高質(zhì)量發(fā)展看國(guó)企”科技創(chuàng)新專題調(diào)研交流活動(dòng)走進(jìn)遠(yuǎn)東綠能科技（廣東）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“遠(yuǎn)東綠能”）建筑光伏一體化（BIPV）標(biāo)桿項(xiàng)目——“前海冰雪世界”項(xiàng)目。

前海冰雪世界項(xiàng)目的屋頂光伏改造，始于一個(gè)近乎矛盾的技術(shù)挑戰(zhàn)。“項(xiàng)目初期設(shè)計(jì)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(dá)9.1千帕的防風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)?！边h(yuǎn)東綠能副總經(jīng)理王法智介紹，按照常規(guī)建筑光伏一體化設(shè)計(jì)方案，滿足此風(fēng)壓的玻璃組件重量可達(dá)每平方米60公斤，遠(yuǎn)超屋頂承重極限。

“此前曾有臺(tái)風(fēng)掀翻機(jī)場(chǎng)屋頂?shù)陌咐鳛橹攸c(diǎn)工程，安全必須萬(wàn)無一失?！蓖醴ㄖ腔貞?，面對(duì)承重與抗風(fēng)的雙重壓力，團(tuán)隊(duì)開啟了技術(shù)攻關(guān)。

常規(guī)的加厚板材方案行不通，只會(huì)增加重量?！皥F(tuán)隊(duì)最終創(chuàng)新性地提出了‘0.7毫米不銹鋼板瓦楞結(jié)構(gòu)’解決方案。”遠(yuǎn)東綠能產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理黃劍介紹，團(tuán)隊(duì)將不銹鋼板沿屋面短邊方向軋制成瓦楞狀，這一巧思相當(dāng)于將整個(gè)屋面分割為多個(gè)獨(dú)立加強(qiáng)的小單元，提升了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗風(fēng)揭能力，同時(shí)完美保持了材料的輕量化特性。配合縱向增設(shè)的多個(gè)固定點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)在承重極限內(nèi)，為屋頂披上了一層堅(jiān)固的“發(fā)電鎧甲”，破解了在輕型屋面上實(shí)現(xiàn)高抗風(fēng)性能光伏鋪設(shè)的難題。

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新解決了“安得上去”的問題，光伏建材的美學(xué)與性能統(tǒng)一，則解決了“如何好看又好用”的行業(yè)痛點(diǎn)?！扒昂１┦澜绲奈蓓敍]有采用傳統(tǒng)光伏板的深藍(lán)色或黑色，而是選用了與建筑環(huán)境更融合的淺藍(lán)色與白色拼接方案，并通過微米級(jí)彩釉工藝嵌入品牌標(biāo)識(shí)，使光伏屋頂本身成為一道城市景觀?！秉S劍說。

這背后，是一項(xiàng)關(guān)鍵材料技術(shù)的突破——高性能外表面釉料的自主研發(fā)?！皞鹘y(tǒng)裝飾用彩釉玻璃多將釉料做在玻璃內(nèi)表面（夾膠），以保證耐久性，但這無法滿足建筑光伏一體化對(duì)外觀質(zhì)感的高要求。為了達(dá)到外表面施釉且兼具透光性、耐候性的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)曾尋求國(guó)外先進(jìn)技術(shù)合作，但發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)有效透光。”黃劍說，“我們想要的是在外表面、質(zhì)保長(zhǎng)、還能透光的釉料，這本身是矛盾的。合作未果后，團(tuán)隊(duì)決定自主攻關(guān)。”

研發(fā)過程充滿挑戰(zhàn)，窯爐溫度過高，玻璃會(huì)軟化變形；溫度偏低，釉料無法熔融牢固，易褪色。歷經(jīng)多次測(cè)試與工藝調(diào)整，團(tuán)隊(duì)終于掌握了從釉料配方到燒結(jié)工藝的全套關(guān)鍵技術(shù)，研制出能實(shí)現(xiàn)“透光不透明”效果的專屬釉料——既能完美呈現(xiàn)設(shè)計(jì)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(xiàng)從0到1的突破，為建筑光伏一體化產(chǎn)品的建材化、美學(xué)化掃除了關(guān)鍵障礙。

采用淺色系釉料，通常會(huì)降低光伏組件對(duì)光線的吸收，影響發(fā)電效率。為了彌補(bǔ)這一“美學(xué)損失”，團(tuán)隊(duì)在釉料上再施巧計(jì)：創(chuàng)新性地增加了藍(lán)色點(diǎn)狀鏤空設(shè)計(jì)。這些微孔結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)優(yōu)化，使得該項(xiàng)目的光伏組件轉(zhuǎn)化效率從基礎(chǔ)的17.5%提升至20%。整個(gè)屋頂3.5萬(wàn)平方米的光伏面板，總裝機(jī)容量達(dá)到約6.4兆瓦，預(yù)計(jì)年發(fā)電量從576萬(wàn)度躍升至633萬(wàn)度，可滿足項(xiàng)目自身約20%的年運(yùn)營(yíng)用電需求?！蓖醴ㄖ潜硎?，這意味著，美學(xué)與發(fā)電效率在此實(shí)現(xiàn)了協(xié)同增益，而非此消彼長(zhǎng)。

（受訪者供圖）