太陽能光伏建筑一體化越南在地化的相關技術研究

陸俊行 方鳳才 黃可煜

【摘 要】文章介紹了廣西超星太陽能科技有限公司研究太陽能光伏越南在地化的相關技術，產品與國外同類產品相比，整機耐久性好，抗鹽霧和腐蝕，光伏板輕量化，聯網逆變器具有全數字智能化顯示功能，通過設計專用支架更符合當地建筑一體化要求，并且安裝效率高，性價比高。

【關鍵詞】太陽能光伏；建筑一體化；越南在地化

【中圖分類號】TU18 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）10-0072-03

0 引言

隨著能源危機的不斷加劇和環保理念的逐步樹立，各個國家紛紛加入光伏發電領域的研究隊伍中，并大力推進光伏發電的計劃。公司利用優越的研發條件和技術力量，與越南多家企業開展國際科技合作，并積極依托廣西師范學院太陽能實驗室的科研力量，在太陽能光伏建筑一體化應用研制方面取得了重要突破。通過與越南企業開展太陽能光伏技術的越南在地化研究與生產示范，促進南寧市太陽能光電利用產業的快速發展與科技進步，并利用東盟市場資源實施“走出去”戰略，建立國際科技合作示范基地，經試產和逐步優化，目前已在越南實現規模化批量生產，并已投放東盟市場，產生了可喜的社會和經濟效益。

1 太陽能光伏的市場狀況

近年來，太陽能產業在中國已經形成一定規模，例如珠江三角洲地區的太陽能產品的加工、生產、銷售區，長江三角洲和京津冀地區的太陽能電池制造基地，江西太陽能硅制造基地，越來越多的太陽能企業上市，興起與發展太陽能產業奠定了推廣應用太陽能光伏發電特別是建筑一體化太陽能光伏發電的基礎。根據國家統計局的數據，2016年1～10月全國太陽能發電總量為329億kW·h，同比增長32.2%，其中10月的發電量為31億kW·h，同比增長17.1%。太陽能光伏發電行業已進入發改委“鼓勵發展的重點行業”名錄，部分光伏設備進入“鼓勵進口的重要裝備”名錄。

隨著太陽能光伏發電的建設和發展，并網系統也得到了廣泛的應用。隨著技術的發展，并網的總體架構的優勢是當電池電力不夠時可以很容易地轉換到城市電網，還可以根據需要設計與其他形式的能源組建網絡，或者不帶有蓄電池或帶蓄電池，在有太陽光照時系統可以向電網發電，無太陽光照時又可以從電網取電并分別折算電價。目前，安裝5 kW的家用并網太陽能光伏發電系統需要投資大約為5萬元，自發自用，余電上網，以平均每月發電450 kW·h，每1 kW·h補貼0.45元，每1 kW·h電價需要0.45元計算，大約10年就可收回成本。

2 太陽能光伏的相關技術研究

廣西超星太陽能科技有限公司與越南太陽能光伏利用工程企業合作，共建光伏利用工程技術研究中心，圍繞東盟各國新興起的太陽能光伏利用工程系統建筑一體化的技術需求，以技術轉移、指導和培訓、參與專利化、標準化研究的方式，以市場需求及技術要求在地化（高效、低故障、高性價比、易使用維護）為基準研發越南在地化系列工程系統制造關鍵技術，指導其生產線建設，研發在地化系列新產品；研發越南在地化光伏利用工程技術，包括斜屋頂支架及固定基座設計、太陽能電池方陣設計、限荷保護和防雷裝置設計、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、蓄電池組、光伏應用終端等建筑一體化太陽能光伏工程技術。

2.1 太陽能光伏建筑一體化技術

太陽能光伏建筑一體化技術不是將太陽能光伏系統與建筑簡單地相加，而是通過太陽能光伏的利用技術與建筑的建造技術進行集成，整合出一個嶄新的現代化節能建筑。簡單地說，太陽能光伏與建筑一體化是太陽能光伏系統與建筑的結合應用。

太陽能光伏發電的建筑一體化將光伏組件作為建筑的一部分，對建筑的建筑功能與建筑效果帶來新的影響。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、雨棚一體化。既要保有建筑的美學特點，又要在建筑設計時加入光伏模塊，必須將建筑美學、太陽能光伏技術整合，減少影響建筑外觀的太陽能光伏發電模塊。一般集成太陽能光伏利用技術的建筑被稱為光伏建筑。作為一個建筑，光伏建筑一定要滿足建筑的美學要求。由于太陽能光伏發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，光伏組件要與整個建筑相協調統一。光伏系統不僅生產電能，同時還作為建筑的一部分，替代部分傳統建筑材料，減少建筑材料成本。

光伏發電系統的總體要求是“一高、二穩、三低”。高就是轉換的效率要高；穩就是系統運行要穩定；低就是進一步降低成本。為滿足光伏發電系統與建筑一體化的技術要求，我們實施了4個方面的技術改進：一是設計適合于越南法式建筑的斜屋面與弧形屋頂的支架，經計算可以增加5%左右的發電量。二是采用高效率的逆變器，效率由原來的90%提高至98%。三是對組件接線進行優化設計，將太陽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，每組方陣還可以節省約1/4的光伏專用電纜。配以電池組件、控制系統、數位顯示儀等相關設施，形成不同規模的光伏發電系統。四是根據越南地區的日照量、日曬進行測量，設計搭配合理數量的太陽能電池板，為客戶降低了成本。

2.2 太陽能光伏建筑一體化越南在地化產品的主要技術

結合越南氣候、市場需求、原料保障等特點，研究開發在地化高效、低成本的太陽能電池應用技術，包括電池板篩選試驗、性價比分析，電池板主要參數、轉換效率的優選及設計，支架本地化改良設計。

（1）越南在地化電池板標準組件在斜面屋頂及弧形屋頂的技術研究，包括在地化的電池板選材，采用超薄雙層鋼化玻璃，重量僅為12 kg/m2，同時具有越南地區建筑材料所要求的氣候耐性測試，可承受風壓2 400 Pa，安全可靠，轉化效率高，壽命長，可與建材同步，還具有美觀大方、便于施工的特點。

（2）聯網逆變器技術研究。聯網逆變器是整套光伏發電系統的核心部件，應具有自動開啟或停止電池板的功率輸出，最大功率點跟蹤（MPPT）控制，防止單獨運行，自動電壓控制，異常情況排解與停止運行的功能。

（3）越南在地化太陽能光伏工程系統新產品研制，包括市場目標產品功能設定、樣機設計，功能集成時的低故障、易維修設計和低成本設計。

（4）越南在地化太陽能光伏工程系統組裝線優化完善技術研究，包括整線設備配套及工裝研究、整線運行工藝匹配研究等。

（5）越南在地化離網獨立發電系統和并網發電系統產品研究，采用2種設計方案，一是離網獨立發電系統，采用蓄電池進行儲能，可應用于獨立的太陽能應用終端。二是并網發電系統，如電池不夠用電則可自動使用市電供電，不會因太陽能產電不足而影響用電。并網發電系統不經過蓄電池儲能，通過并網逆變器直接將電能輸入公共電網。并網太陽能光伏發電系統省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了其中的能量消耗，節約了占地空間，還降低了配置成本。

2.3 太陽能光伏建筑一體化越南在地化工程技術研究

（1）越南在地化建筑一體化設計研究。針對當地建筑風格（如法式建筑斜屋頂）、建筑類型開展一體化形式設計研究、電池板支架技術研究，如標準組件在斜面屋頂及弧形屋頂的技術方案，支架結構、材料及仰角等參數的篩選試驗和優化設計，最大限度地提高發電效率。

（2）越南在地化工程安裝基座研究。針對該地區靠近海邊風力大的問題，研究太陽能光伏工程系統安裝形式、底座基礎、固定器具等，提高發電工程系統抵御大風天氣的能力。盡量避免破壞建筑屋面外觀，達到太陽能光伏工程系統建筑一體化的目的。

（3）越南在地化一體化工程優化綜合設計研究。針對當地太陽能輻射強獨特點，進行光電利用工程優化設計，達到比南寧本地使用的工程資金投入節約15%的目的。

（4）在系統中配置專用的并網逆變器，以保證輸出的電能滿足電網電力對用電性能指標的要求，并研究采用太陽能發電與LED光源結合的照明設施，節約公共能源。

（5）在地化技術的產業化及示范研究。建立樣板工程、制定一體化標準化圖集，召開越南太陽能企業為主參加的現場示范交流會。完善聯合研究中心，申報越南專利、標準，培訓技術工人，培育技術隊伍。

（6）研發出了一套可綜合利用太陽能的小戶型建筑一體化光伏系統，在房頂上安裝太陽能光伏供電單元，主要為太陽能薄膜電池，與蓄電池和控制系統連接，用于給家用電器提供電能。房頂上還設置有太陽熱能接收器，并在接收器覆蓋的房頂上噴涂吸熱涂料。太陽熱能接收器是一個由鋼化玻璃制成的密閉的容器，用于儲存被太陽加熱的空氣，內部設置有蒸發器，通過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。太陽熱能接收器還內置有空氣溫度檢測器，接收器兩側開設有散熱窗并與驅動機構連接，驅動機構和空氣溫度檢測器均與綜合控制器連接，綜合控制器又與空氣能熱水器內的水溫檢測傳感器連接。這套系統綜合利用了太陽的光能和熱能并引入空氣能熱水器節能環保的優點，還利用建筑頂部作為系統的一部分，在為用戶提供電能的同時還能提供熱能，更為有效地利用綠色能源。

3 結論

太陽能光伏發電是到目前為止最清潔、最長壽的發電技術。太陽能技術的應用已經相當廣泛，未來的樓宇系統中安裝太陽能光伏發電組件的情況會越來越多，家用太陽能光伏發電系統的組建從獨立設計到并網設計都會隨之慢慢發展，形成一個較為新興的產業，因此對太陽能光伏發電系統的研究是一個很有經濟前景的課題。在能源和環保壓力的背景下，太陽能光伏發電技術已逐步成為各個國家走可持續發展道路的首選技術之一。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]