光伏空調系統：讓天空更藍、大地更綠

馬銘陽

光伏直驅變頻空調系統是一種集成太陽能光伏發電、中央空調、能源信息智慧管理于一體的創新系統，實現了可再生能源與空調技術的顛覆創新，開創了中央空調的“零能耗”時代。

2018年1月，美國亞利桑那州鳳凰世貿中心大樓。隨著一陣熱烈的掌聲響過，中國格力電器與美國鳳凰世貿中心順利簽署協議。在場的珠海格力電器新能源環境技術研究院院長趙志剛異常興奮地說：“我們希望在這個地方見證中國‘智造的崛起！”由他主持研發的光伏空調系統能夠在“全球標準最嚴格的空調市場之一”的美國簽約“落地”，更加堅定了他們格力技術團隊及光伏空調系統新產品走向世界的信心。

美國鳳凰世貿中心項日占地面積60萬平方米，全部使用格力自主品牌光伏空調系統，總冷量超過4200冷噸，以每年可發電1050萬千瓦時計算，30年綜合減排效益達1500萬元……

如今，格力光伏空調系統產品頻頻亮相世界舞臺，中標鳳凰世貿中心項曰僅是冰山一角。事實上，格力的光伏直驅變頻空調系統早已成為廣受認可的“明星”產品，而以它為基礎構建的局域能源互聯網系統也將為未來的能源變革貢獻自己的力量。

一

說格力光伏空調系統是一顆閃耀的“明星”，一點也不為過。

2013年，格力光伏直驅變頻離心機組成功面世，憑借光伏直驅高達99 040/J的利用率，“光伏直驅變頻離心機”被專家組一致認定為“全球首創”“國際領先”，從此開肩了中央空調“零電費”“零污染”“零浪費”的新時代。

談及當初為何研發光伏空調系統，格力電器董事長董明珠坦言：這其實源于早些年的一句“戲言”。

“記得2012年時，在北京遇到了霧霾，別人對我說：‘董明珠，你發財的機會來了。我問為什么，對方回答：‘做空氣凈化器啊！”董明珠認為，這同然沒錯，空氣里有霧霾，威脅到人們健康的時候，確實應該去解決問題。

但是如何從根本上解決霧霾問題呢？董明珠認為，人類生存的環境如何？人類需要什么？這才是一個企業應該考慮的問題。“我們不能僅為了這個市場、為了企業賺錢來思考這個問題，我們企業思考的思路是從有利于整個人類可持續性生存的角度去考慮的。”

在其位、謀其職、從其業。這時的董明珠就設想：“可不可以研發一種空調，能從源頭上杜絕污染，甚至變消耗能源為創造能源。”她思索再三，決定立足企業自身進行創新，提出了把光伏發電和空調用電相結合的設想，并找到研發部門交流了想法。

不久，格力隨即組建了一支包括經驗豐富的市場調研與產業研究專家、光伏及空調技術專家、質量管理專家、市場運維專家等在內的跨專業研發團隊。他們以改善人類賴以生存的環境為己任，奮力攻關，研究光伏空調系統的能量轉換、傳輸、調配等關鍵技術，通過研制光伏直驅變頻空調系統，解決光伏輸出直流電直接驅動空調及直接并網等技術難題。他們用實際行動踐行一個自主創新型企業的社會責任。

“將空調與光伏接合起來，是很大的一個技術難題。”格力研發人員憶起項曰起步時，如此表示，“我們覺得董總的想法很好，但光伏空調系統我們從來沒做過，也從來沒有人做過，有很多技術問題還待解決，沒有可借鑒的經驗，有老虎吃天的感覺。”

但董明珠卻不這樣認為，她有自己的想法：“技術創新的意義就在于去探索‘無人區，去改變、去突破，不能因為沒有人做，我們就不敢做。這個世界上，總有人在創新，為什么我們不能？”

項目確定下來后，董明珠非常關注研發進程，經常與研發人員一起加班，一起開會討論，了解項日具體進度，遇到了哪些困難，和研發人員一起想辦法解決。據研發人員回憶，“那段日子大家都很辛苦，董總一直在鼓勵我們，隨著一項項技術的突破，我們漸漸有了信心，后來大家都憋著一口氣，一次次嘗試，一次次失敗，再一次次突破……”

二

2013年7月6日，是格力光伏中央空調系統誕生的日子。在攻關4年之久、歷經386次故障排除、500多次燒毀電機、損失數千萬元后，光伏直驅變頻離心機系統項曰終于成功，董明珠的大膽設想變成了現實。

那一天，在一股太陽能直流電壓的作用下，重達28噸的光伏中央空調緩緩啟動。與此同時，一股強勁的光伏電流緩緩注入珠海市區城市電網。空調機組、光伏電能、公用電網第一次實現了人們夢寐以求的能量自由流動、無縫對接、一體化監控和自動化管理。

“成功了，我們成功了！”那一天，終于迎來奇跡的格力工程師們個個熱淚盈眶，聞訊趕來的員工們人人歡呼，奔走相告！

“這是改變世界的一天。”將可再生光伏能源與制冷設備結合在一起的夢想終于實現。中國制冷空調工業協會秘書長張朝暉評價說，利用太陽能直流電直接驅動空調，發電與用電在這里實現自如切換，必將極大地節約地球上的化石能源消耗，極大地緩解圍家電能供應短缺的局面。

2013年12月21日，廣東省科技廳為格力電器舉行重大發明成果鑒定會，權威專家一致認定：格力光伏直驅變頻離心機系統結合傳統中央空調和新能源光伏產業，通過關鍵技術的創新，實現了多項突破。

一一解決太陽能直接驅動空調相關應用問題，提高光伏能利用率約6%～8%;

一一直接對光伏直流母線進行MPPT控制，自動尋找到光伏電池的最大功率點，最大限度地利用光伏電池;

一一全直驅并網，實現公用電網、光伏系統與空調機組的無縫對接，能量在公用電網、光伏系統和空調機組三者之問自由流動;

一一實現光伏與空調一體化監控和自動化管理，達到無人值守和集中監控的曰標。

不僅如此，2014年，格力技術團隊又研發出了光伏直驅變頻多聯機產品，將光伏在空調系統的應用進一步拓展。

2017年9月1日，在備受矚日的德國柏林國際電子消費展覽會（IFA）上，格力G-IEMS局域能源互聯網系統面向全球發布。這一融合了高效發電、安全儲電、可靠變電、高效用電、實時能源控制、能源信息集中管理、輕量化交互的完整生態系統，將有力促進全球能源產業向著清潔化、智能化邁進，打造網絡化的能源新世界。

在發布會上，德國科學院院士、諾貝爾獎預選工作組成員Leo Lorenz教授表示：“格力G-IEMS局域能源互聯網系統的成功研發，對于世界節能減排事業意義重大，將推動節能減排邁向新臺階。”

2018年5月，經權威專家組鑒定，格力“空調光儲直流化關鍵技術研究及應用”達到“國際領先”水平。該技術實現了新能源與空調深度融合，空調的直流化、能源信息化以及精細化管理，使光伏、儲能與多聯機相結合。

中國工程院院士汀億表示：“格力這項技術的突破將有可能改變建筑的用電模式，它提供了一種高效安全可靠的供電方式，可以解決現在可再生能源儲電和末端用電二者的不匹配性問題，使我們更好地利用好清潔可再生能源。”

三

格力光伏空調系統一經問世，便憑借其顯著的節能減排效果，相繼安裝采用并拿下上海交通大學、西安中大國際、汀蘇光電研究中心、伊朗德黑蘭大學、沙特達曼辦公樓、舊金山農場、曼谷7-11商店等多個國內外樣板工程。

相關資料顯示，格力光伏空調系統已被廣泛應用于24個國家和地區，搭建了超過6000套光伏空調系統，全面覆蓋中東、北美及東南亞等氣候區及工廠、學校、樓宇、農場等多種場所，取得了良好的經濟效益和環境效益。

沙特達曼辦公樓采用格力光伏直驅變頻離心機設備1臺，及光伏直驅變頻多聯機設備20臺，總光伏裝機容量100kWp。經過測算，每年可發電14.85萬千瓦時，30年節約電費可達446萬元;環境效益方面，該項曰可以減排二氧化碳3648.93噸，減排二氧化硫33.68噸，減排氮化物9.82噸，減排粉塵21.05噸，綜合減排效益達到159萬元。

舊金山農場項目共采用126臺格力光伏直驅變頻多聯機設備，總光伏裝機容量達到了321.75kWp。經過測算，該項曰每年可發電39.08萬千瓦時，30年節約電費可達1172.4萬元;環境效益方面，30年可以減排二氧化碳9601.99噸，減排二氧化硫88.63噸，減排氮化物25.85噸，減排粉塵55.4噸，綜合減排效益達419萬元。

泰國曼谷7-11商店項曰采用2臺格力光伏直驅變頻多聯機設備，光伏總裝機容量為12kWp。經過測算，整個光伏系統可以實現每年發電16325千瓦時，30年可節約電費約48萬元;環境效益方面，30年共可以減排二氧化碳401.12噸，減排二氧化硫3.70噸，減排氮化物1.08噸，減排粉塵2.31噸，綜合減排效益達18萬元。

業內人士表示，格力電器將太陽能與空調機組結合起來，可直接利用太陽能供電，提高了太陽能利用率，達到了優化建筑能源配置、降低建筑能耗、減少二氧化碳排放量的曰的，經濟效益和社會效益均十分可觀。

2018年1月，格力與位于美國亞利桑那州的鳳凰世貿中心簽署協議。該中心將全部采用格力自主研發的光伏空調系統系統。中標鳳凰世貿中心項曰，更是讓格力光伏空調系統又“火”了一把。

據悉，該鳳凰世貿中心的面積相當于84個標準足球場的大小，使用格力光伏空調系統設備總量超過1200臺，光伏板裝機容量超過6.7兆瓦，項日總冷量超過4200冷噸。經測算，鳳凰世貿中心采用的格力光伏多聯機，每年可發電1050萬千瓦時，30年節約電費可達數千萬美元。此外，該項目可減排二氧化碳8600噸、二氧化硫72噸、氮化物33噸、粉塵56噸，綜合減排效益超過200萬美元。

眾所周知，美國是“全球標準最嚴格的空調市場之一”。近年來，光伏空調系統在全球市場的需求增長強勁，美國市場已經成為全球增長最快的太陽能光伏市場之一。鳳凰世貿中心使用格力光伏空調系統無疑將帶來較好的示范效應。

格力電器由此成為全球范同內首家完全掌握光伏直驅變頻空調系統核心技術并實現量產的企業，及首家將光伏永磁同步變頻直流離心機組和光伏多聯機組實現產品應用和示范的企業。

四

格力光伏空調系統何以如此備受青睞？

在董明珠看來，一切皆因技術創新，“你可能會說格力空調現在已經是世界上最先進的技術，比別的空調節能400%，但別忘了還有60%的空間。我們必須在這個領域里進行顛覆性的技術突破。只有掌握核心科技，才能立于不敗之地。”

格力人是這樣說的，也是這樣做的。經過歷時4年多的不懈努力，“光伏直驅變頻離心機系統”將永磁同步變頻離心機技術的創新和應用提升到一個全新的高度一一

發明光伏直驅變頻空調技術，將光伏直流電直接并入變頻空調機載換流器的直流母線，相比傳統的光伏發電+變頻空調模式省去了上網和供電時進行交/直流電轉換的能量損耗，提升系統效率6%～8%。

首創三元換流技術，建立了光伏發電系統、變頻空調負載和公用電網三者之問的三元換流模型，實現了電能在直流側雙向流動、多路混合。系統可實時切換五種運行模式，電能動態切換時間小于lOms。保證系統在任何能量變化的情況下都能穩定運行。

針對光伏發電的不穩定變化，提出了新型動態負載跟蹤MPPT控制技術，集成MPPT控制功能和DC/DC穩壓功能，實時跟蹤并控制光伏發電為功率最大化狀態，并實現離心機對光伏電能的優先利用。

首創PAWM交錯控制技術，能實時響應光伏電壓的快速變化和變頻空調負載的動態需求，實現變頻壓縮機調頻調壓的自適應控制，保障系統的穩定和可靠運行。

業內專家表示，未來空調的發展路線一個是節能減排、一個是智能化，這其實也是制造業的轉型方向。格力的“光伏直驅變頻離心機系統”將光伏發電與空調系統有機結合在一起，實現了傳統空調的能源革命，更是顛覆了人們對于空調作為“電老虎”的傳統認知。格力電器擁有諸多行業首創優勢，無論是光伏直驅變頻離心機系統，還是獲得國家科技進步獎的1赫茲變頻技術，都使其保持著強勁的產品競爭力。

這些成績的取得，都離不開對技術研發持續地投入。重視技術創新，也是格力一直以來的傳統。

“格力對于研發資金的投入，真的是沒有上限。”據格力研發人員介紹，僅2017年，研發投入就達到57億元。經過多年沉淀積累，曰前申請專利49431項，其中發明專利22945項。在國家知識產權局排行榜中，格力電器排名全國第六，家電行業第一。現擁有24項“國際領先”技術，獲得國家科技進步獎2項、國家技術發明獎1項，中國專利獎金獎4項。

眾所周知，工業、建筑、交通是我國能源消耗的“三巨頭”。中央空調又是“三巨頭”中的“巨頭”，其運轉耗電量極其巨大。相關數據顯示：中國建筑總能耗約占社會終端能耗的30%，其中空調暖通系統能耗占到65%，這對日益緊缺的能源和環境存在巨大的挑戰。

而格力光伏空調系統不僅能直接降低電力需求，并在有盈余的情況下給市政電網輸入電力，同時減少氮氧化物等污染物的排放。“如果可以將現有的空調暖通系統產品替換成光伏空調系統，節能減排的效果將會更加明顯。”董明珠坦言。

“格力要做百年企業，社會責任是我們首要的考察標準。不破壞環境，盡可能減少資源消耗，這是一個優秀企業應該自覺承擔的不可推卸的社會使命。”董明珠最后告訴記者：“格力將以‘讓天空更藍、大地更綠為己任，不斷致力于通過自主創新打造更多環境友好型產品，為推動全球能源結構升級、實現人類可持續發展不懈努力。”