鍍鋁鎂鋅材料及其在光伏建筑一體化上的運用

黃旅文余玉環（廣州一翔農業技術有限公司；廣東省建筑材料研究院）

鍍鋁鎂鋅材料及其在光伏建筑一體化上的運用

黃旅文1余玉環2
（1廣州一翔農業技術有限公司；2廣東省建筑材料研究院）

隨著城市化進程的加快，建筑利用率的提高，將光伏項目同建筑物結合起來的光伏建筑一體化既環保又美觀。而將鍍鋁鎂鋅板用在戶外光伏板的固定支架上能保障其長達25年的質量和安全壽命。本文分別在材質、鍍層厚度和電化學腐蝕方面對鍍鋁鎂鋅板作了詳細介紹，并結合其在光伏建筑一體化上的應用案例，對鍍鋁鎂鋅板在光伏建筑一體化上的推廣作出了展望。

光伏建筑一體化；光伏支架；鍍鋁鎂鋅板；電化學腐蝕

1　前言

在面臨不可再生能源日益枯竭的年代，面對這場能源危機，可再生能源日益得到大家的重視，其中太陽能是一種開發應用較快的能源形式，光伏市場在近十年中也取得了蓬勃發展。據資料，按年均太陽能系統裝機容量計算，全球光伏市場復合年均增長率達47.4%。光伏建筑一體化是太陽能發電的一種新概念，是利用建筑物受光面積和支撐結構，利用安裝在建筑物圍護結構外表面的太陽能發電裝置來提供電力，不僅可以擴大清潔能源的有效使用面積，而且不占用城市地面空間，維護起來也比較方便，已被越來越多的重視可再生能源的國家所采用。聯合國能源機構的調查報告顯示，光伏建筑一體化將成為21世紀城市建筑節能的市場熱點。

但怎樣將光伏板安裝的建筑物上，應盡可能輕便，減少對建筑物的負重，同時又要保證支架的美觀性和長達25年的使用壽命，且不需要經常給支架做維護，這就需要一種既美觀又耐腐蝕的光伏支架輕便材料。

2　鍍鎂鋁鋅材料

2.1 鍍鎂鋁鋅性能

鍍鎂鋁鋅板其成分具體的化學元素（秘方）不對外公開，公開的化學成分是：11%的鋁，3%的鎂和極其微量大約0.5%的硅以及剩余全部的鋅組成。

鍍鎂鋁鋅屬于浸鍍鋅，經過前鍍敷處理，通過向熱浸鍍鋁液中添加微量鎂和稀土元素。探討了不同含量的合金元素對熱浸鍍鋁涂層的高溫抗氧化性能的影響，結果表明，微量Mg降低了鍍件的抗氧化性能，其影響規律與對合金化合物層的厚度影響相一致。添加RE（稀土）對涂層抗氧化性能的影響規律較復雜，適量RE可以改善鍍件抗氧化性能，并且以RE含量0.05wt%為最佳。由于這些添加元素的復合效果，進一步提高了其腐蝕抑制效果。此外，鍍鎂鋁鋅板具有在嚴峻條件下優秀的加工性能（如在拉伸、沖壓、折彎、油漆、焊接等方面），鍍層硬度高，具有卓越的耐損傷性。鍍鎂鋁鋅板與普通的鍍鋅及鍍鋁鋅產品相比，鍍敷附著量少卻能實現更出色的耐腐蝕性，由于具有這種超強耐腐蝕性，鍍鎂鋁鋅板在某些領域可代替不銹鋼或鋁使用。切割端面部分的耐腐蝕自我愈合功效更是鍍鎂鋁鋅板產品的一大特點。

表1　部分電化學腐蝕表

2.2 鍍鎂鋁鋅在光伏行業應用特點

太陽能光伏支架因需要裸露在室外，長期處于風吹雨（雪）打，特別是現在下酸雨，空氣污染等環境問題日益嚴峻。目前主要使用鍍鋅鋼板和不銹鋼作為支架材料，但是，大多數的鍍鋅卷廠商生產工藝落后，生產出的產品粗糙，表面質量不達標，鋅層很容易脫落，種種問題，層出不窮，而且大多數廠商陷入到打價格戰的處境，價格低廉，質量惡劣。而不銹鋼的成本又太高。鍍鋁鎂鋅鋼板，由致密的合金鍍層組成，是當今地球上最為精密的涂鍍材料，不是之一，是最好的涂鍍材料，它具有鍍鋅板、鍍鋁鋅板所沒有的優勢。相同涂層情況下，鍍鎂鋁鋅使用壽命是鍍鋅的10～20倍。鍍鎂鋁鋅原本的目的就是利用最薄的鍍層金屬來達到更厚的鍍鋅層所能達到的效果。其使用壽命長，切口部位鍍層具有自愈性，不需要后浸鍍后加工的工序。

3　工程案例

2012年3月1日，全球單體應用最大的“導流板安裝系統”屋頂光伏電站項目達成竣工，由杭州帷盛全面提供了安裝系統的產品研發、設計方案優化和整體施工安裝服務。項目于北京市亦莊經濟技術開發區國內首條8.5代TFT-LCD生產基地1#廠房，該1#廠房安裝面積為2M光伏導流板，該建筑屋面在設計時為不上人屋面，每平方米只能承受0.5KN的力，同時該廠房對防水、保溫等性能要求比較高，無法采用傳統的建筑光伏屋頂的固定形式。而采用導流板在不增加過多的負重或破壞防水的情況下能滿足其屋頂光伏電站的建設要求。這其中的導流板材料采用的就是新日鐵生產的18k鍍鎂鋁鋅板材料，厚度僅為0.8mm，重量比較輕，單板光伏板需要鍍鎂鋁鋅板僅為5kg，防腐能夠達到25年以上，整體美觀。

該鍍鎂鋁鋅板是由日本新日本制鐵株式會社研制的新型高耐腐蝕性鍍膜鋼板，英文名稱“super dyma”，簡稱SD，滿足不斷增長的太陽能電力設施對鋼材的需求。日本將正式頒布新法令，鼓勵再生能源領域的投資開發，屆時太陽能發電產業規模將不斷擴大。鍍鋁鎂鋅鋼板作為制造太陽能發電設備的材料，該產品的抗腐蝕性比普通鍍鋅板高4倍。目前新日鐵已獲得來自幾個主要電力公司的太陽能項目訂單。與此同時，新日鐵還增加了針對海外太陽能發電項目的鋼板出口量。

該項目結構采用的導流板結構，形狀設計符合空氣動力學原理，有效防止組件傾覆，通過慕尼黑工業大學風洞試驗，驗證了系統的穩定可靠性能。這種導流板結構制作方便，將整卷的鍍鎂鋁鋅板先進行開屏，再剪切，切口因獨特自我愈合性能，斷口不會被腐蝕，一般的折彎機都能滿足要求。

這種鍍鎂鋁鋅板導流板結構在建筑上安裝很方便，簡單幾步，即可實現光伏組件的安裝固定，使光伏系統迅速投入運行發電。該項目是北京市最大的國家“金太陽”示范項目，這一項目不僅是對“綠色制造”理念的有力踐行，也是北京市政府加快能源結構調整、發展可再生能源的力作，對推動國內光伏發電的應用和普及具有顯著的示范效應。

圖1　單塊組件鍍鎂鋁鋅板圖

圖2　導流板現場安裝圖

4　結語

光伏建筑一體化應用鍍鋁鋅鎂材料既在建筑設計上增加了創新意識，體現了清潔、綠色的理念，又為城市的電力供應提供了選擇和保障，無論從美學還是實用角度來看，都具有很大的應用價值。鍍鋁鋅鎂鋼板已在光伏建筑應用上表現出明顯的優勢，可以繼續從材料研發、技術標準等入手，降低材料成本，積極推動鍍鋁鋅鎂鋼板在光伏產業的健康發展。

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