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    公司新聞

    余國光:為光電建筑正名
    時間 : 2015-10-07 14:45:30
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      ——專訪煙臺鼎城新能源光伏有限公司總經理余國光先生

      真正的光伏建筑一體化,首先應該體現出設計思想的一體化。

      ——余國光

      “十二五”光伏裝機目標經過數次上調,最后定格為21GW。

      同時,政策激勵偏向分布式利用的意圖也更加明確。無疑,國內市場將因此掀起光電建筑的建設高潮。

      正所謂“名正”方可“言順”,國內光電建筑市場雖已經過幾年的發展與積累,但無論是概念定義還是與建筑結合的技術與模式,抑或是政策與電網接入等,都仍存在著不少問題乃至爭議,亟待厘清。

      雖說百花齊放才是春,光電建筑的技術與模式,當然應該鼓勵不斷創新,才可能讓這一清潔能源與建筑的“聯姻”更好地造福民眾。但光伏與建筑,是兩個完全不同的行業。兩者的結合,涉及兩種技術如何更有效、更經濟地融合與共生,涉及到誰配合誰、又該如何配合的問題。建筑及其技術的發展,幾乎是伴隨著人類社會有史以來就存在的;而光伏,相比而言不過是一個初生的嬰兒,有著太多的不成熟。

      對此,余國光老先生有著清醒的認識。

      作為國內最資深的光伏技術專家之一,半導體專業出身的余老,早在上個世紀70年代就進入了光伏行業,并一直在國內光伏利用的最前沿市場之一新疆,主導研發和首創了多項國內光伏利用的第一,擁有豐富的光伏技術及系統集成實踐經驗,對光伏利用有著非常深刻的認識與理解。

      雖年逾古稀,余老爺子卻寶刀未老,而今仍如神農嘗百草般,試驗和推廣著各種光伏系統集成的技術與模式,特別是光伏與建筑的結合。

      日前,《太陽能發電》雜志記者前往海濱城市煙臺,就當前的光電建筑現狀及發展專訪了現任煙臺鼎城新能源光伏有限公司(以下簡稱“鼎城光伏”)總經理、總工程師的余國光老先生。

      《太陽能發電》雜志:您親身經歷了國內光伏行業從無到有、從有到壯大的全過程,且一直“戰斗”在光伏利用的最前沿市場,您能否談談對光伏技術以及這一技術產業化發展過程的看法?

      余國光:你這個題目太大了,不是我老頭子回答得了的。

      不過,以我的專業知識來理解這個問題,我覺得,把半導體技術利用到太陽能發電上,或者說我們規?;乩锰柲茉?,應該是能源利用的一大進步,也是人類社會的一大進步,它帶給我們的改變,才剛剛開始。

      我在這個行業里“混”了幾十年,從一開始被認為是不務正業,到逐漸被人接受,再到如今這么火暴,差不多可以說是經歷了光伏技術在國內發展的全過程。雖然我比較早就認為光伏技術會有不錯的發展前途,但卻也沒有想到這個技術會這么快產業化,會這么快形成如今這樣一個全球的市場,更沒想到中國的光伏制造業規模會這么快發展到世界第一。

      這當然是值得我們這些一直在搞光伏的人很欣慰的事。

      只是,中國光伏業確實是個“命苦的孩子”,從一生下來就是個“兩頭在外”的怪胎和畸形兒。我國光伏產業在短短的十余年便經歷了從小到大、從大到強成為世界光伏制造業強國的過程,這是不爭的事實,值得我們驕傲。但這個行業確實太年輕了,發展很不理性很不成熟。

      究其原因,我覺得最大的問題,可能是以前我們把這樣一個基礎性和能源性的行業,也當作了一般的出口性行業來對待了。造成了我們過去忽略了國內市場的培育、規劃等基礎建設,使得這個行業過于依賴國外市場,過于自由發展。帶來的結果就是,人家的市場上不過才刮點兒風,我們這邊就噴嚏、鼻涕的感冒連連,也帶來了如今的全行業性過剩危機。

      國內光伏產業鏈發展很不協調,不僅下游應用市場遠遠不匹配,整體的技術實力也還很薄弱。我們的技術水平基本上也一直處于跟隨狀態,自主創新能力薄弱,雖然距離國際先進水平的差距并不大,但仍有不少核心技術被控制在別人手里。

      國內光伏行業能否真正成為世界領先,不僅要取決于我們的智慧和資金,更要取決于產業領袖們的勇氣和膽略。如果企業都敢于在技術創新上大膽投入,更多地采用具有自主知識產權的新興技術,通過前期積累的大規模生產經驗,加上自主創新這個發動機,則中國完全有能力領跑世界光伏產業;如果依然迷信外來的技術,不敢創新,則現有的“大腕兒”們恐怕也很難擺脫曇花一現的結果,成為過眼煙云。

      《太陽能發電》雜志:那么,在您看來,國內市場的培育和基礎建設有哪些工作要做?

      余國光:鑒于目前的經濟形勢和行業形勢,要拯救國內光伏業,唯一可行的辦法就是要大力拓展國內應用市場。

      事實上,在這方面政府相關部門已經很盡力了,自2009年以來短短的三年時間里,國家發改委、能源局、科技部、工信部、財政部、住建部等相繼發了幾十個文件、通知和辦法,針對一個行業如此密集發文,恐怕是自建國以來都很罕見的,可見國家層面對于光伏行業的高度重視和積極支持。

      只是,可能也正是因為各個部門都高度重視,致使一些政策缺乏系統性,相互之間也有一些沖突。當然,這都是發展中的問題,也只能依靠在發展中來解決。

      對于國內市場的培育和基礎建設,最重要的可能仍是市場路線的問題。也就是對于光伏這樣一種技術的利用,從長遠來看,它究竟適合哪種發展模式?

      我覺得,可能還是就近發電就近消納的方式更符合這種技術的特點,才能夠更有效率地利用好太陽能。不管是大型地面電站還是與建筑結合的光伏系統,遵循這個原則,可能才更有前途。

      《太陽能發電》雜志:最近這些年,您一直專注于光伏與建筑結合的領域,您怎么看待光電建筑的發展?

      余國光:正如前面所說,政府這幾年密集地發布了不少鼓勵光伏的政策文件。而這其中,又尤其以針對光伏與建筑結合的政策為多。

      實際上,上世紀九十年代歐州就有人提出“零能房”的概念;隨后,德國風起云涌地掀起了光伏屋頂建設;美國克林頓總統宣布“百萬屋頂”計劃;日本推出“新陽光”計劃;國內則最先由崔容強教授提出在上海推廣“十萬屋頂”計劃。正是這些基于低能耗與清潔能源利用的建筑計劃,帶動了世界光伏產業的快速發展。

      因此,光伏技術的規?;裼?,是由與建筑結合開始的,這也說明這種技術與建筑有著不解之緣。

      目前,政府高度重視光伏建筑一體化的發展,出臺了《分布式發電管理辦法》和《并網管理辦法》(草案)等針對性很強的文件,明確鼓勵民間資本投資分布式發電;加上近期國家再次提高“十二五”光伏裝機目標,以及明確支持光電建筑等分布式發電的態度。都預示著政策開始偏向光電建筑應用,也標志著國內民用可再生能源發電領域有望全面放開。

      因此,民間投資積極性高漲,太陽能屋頂、分布式發電已是大勢所趨,也已是勢在必行。

      由于國內的光伏建筑項目建成時間都不長,還沒有足夠的運行時間,因此現在還不能妄加評估其中的優劣。但這些項目在前期運作中存在的一些普遍問題,仍是值得探討的。

      正如王長貴老先生所說,光伏建筑一體化是一個系統工程,是一篇“大文章”;也正如住建部媒體的評論,“‘光電建筑一體化’的問題討論已久,而可圈可點的項目甚少。”

      從實際上來看,我們已經實施了不少的光電建筑項目,“BIPV”項目也是滿天飛,但真正意義上的BIPV在哪里?

      至少,我沒有看到。

      光伏與建筑相結合是專業性很強的事,是需要兩種技術相互配合的事,可我們在實際的工程實施中卻是非常地不專業,有些甚至是簡單地想當然。

      我最近查看了國內己建成的一些光伏建筑的圖片,發現不少都是簡單地把荒漠電站直接搬到屋頂上,就成了光伏建筑一體化,這不是赤裸裸地偷換了光伏建筑的神圣概念嗎?

      這樣的屋頂光伏系統,無論從電池方陣的側面還是背面看,都不僅有損建筑視覺美觀,還帶來了嚴重的安全問題和浪費問題。遇到大風怎么抵抗?使用那么多鋼材做支架,是在賣鋼材還是賣太陽電池?是要幫助鋼鐵行業解困嗎?那么,建筑屋頂的荷載誰負責?

      另外,平鋪在屋頂上的光伏建筑工程比比皆是,約占整體實施項目的三分之一以上。只要是干光伏的人,都知道電池組件的傾角對發電效率影響極大。因此也不難計算出,平鋪式屋頂電站項目不是多投入10~15%的資金就是少發了10~15%的電。何況,采用平鋪方式安裝的光伏系統與原屋頂形成了“兩張皮”,對于電池方陣的散熱極為不利。大家都知道晶體硅太陽電池具有負溫度系數,溫度越高發電越少,這也是非洲喜歡用非晶硅太陽電池的原因。

      真正的光伏建筑一體化,首先應該體現出設計思想的一體化。建筑是一個古老的傳統產業,規范、標準均十分嚴謹,而光伏卻是一個新興產業,就好像古樹與新芽的關系。目前之所以工程質量不高、技術含金量低,主要是因為大多數工程是在己有的建筑屋頂上進行,無法體現出建筑專家的聰明智慧。

      因此,應該說目前很多光伏建筑只能叫做屋頂光伏電站,根本不能叫做光伏建筑一體化??勺钇鸫a的是,別那么浪費鋼材好不好?為什么就不能使用低支架呢?比如我們使用的低支架網絡型結構,不僅均分了支架的荷重、增強了抗風能力,還至少能節約三分之一的鋼材,也大大降低了對建筑美觀的影響。

      《太陽能發電》雜志:那么,能談談您在光伏建筑一體化方面有哪些嘗試嗎?

      余國光:可能是因為職業毛病吧,我當時還在新疆工作,因多次去酷熱的吐魯番,就萌發了能否利用太陽能建成冬暖夏涼住房的念頭。于是,我開始關注光伏建筑的發展,并收集了不少的資料,做了一些力所能及的研究。

      當古稀之年從新疆回到內地后,我這個七十歲的老頭子又實現了“再就業”,到山東當起了“農民工”,專門就跟光伏建筑較起了勁兒,專門研究如何把太陽發電變成整體屋頂,以實現真正意義上的光伏建筑一體化。

      這幾年來,鼎城光伏嘗試了在高層建筑屋頂的構件一體化光伏系統安裝、與農業大棚等農業設施結合的光伏系統等。

      經過摸索和實踐,我們搞出來了一個“高平整度一體化太陽能發電整體屋頂”的模式,實現了光伏系統替代建筑結構的構件化集成和安裝,并在2009年獲得了國家發明專利。

      《太陽能發電》雜志:這個“高平整度一體化太陽能發電整體屋頂”有什么特點?

      余國光:簡單地說,這種技術就是將光伏系統集成為建筑本身的功能構件--屋頂,并替代了原來的建筑材料,而且完全實現構件化安裝,且不使用一滴膠。

      這幾年來,我查閱了很多光電建筑的資料和專利技術,并請相關研究機構作了文獻查新。我仔細分拆了查閱到的專利技術,發現不少都是為了專利而專利,根本沒有可操作性。其中有一個日本的發明專利,其指導思想是“阻”,光申報圖紙就有近百張,結構非常復雜。而我的“高平整度一體化太陽能發電整體屋頂”的指導思想則是“疏”,申報圖紙僅有五張,結構也很簡單。

      因為我曾在國內一家最早引進美國太陽電池組件生產線的單位工作過,因此對太陽電池組件的結構很了解。我知道,要實現光伏系統成為建筑構件,且不用一滴膠去安裝,就要采用結構設計的方法,還要對太陽電池組件的結構做一些改變。

      目前鼎城光伏使用的太陽電池組件,己不是通常意義上的組件,而是經過特殊結構設計的專用太陽電池組件。這種組件由工廠模塊化生產,兼有砼屋面板、SBS防水層、屋面瓦三種建筑材料的功能,并改變了傳統太陽電池組件與支架的縱向聯接為橫向聯接。

      這個技術用幾句話可以總結,那就是:構思新穎、設計巧妙、結構簡單、安裝高效、效果完美。

      構思新穎、設計巧妙、結構簡單前面已經說了。而由于設計的巧妙和結構的簡單,因此安裝起來就特別方便。通過大量工程統計,我們發現,十個熟練工人五天可至少安裝100KW,安裝非常高效。

      而效果完美,可以用工程實景圖片(見右圖)來說明:從表面上看,圖片上的電池方陣與傳統的電池方陣并無兩樣,但仔細看就會發現,圖片中的電池方陣表面無任何一個固定卡,也沒有用結構膠粘的痕跡,上、下兩個太陽電池組件之間的聯接也是無縫的,且滴水不漏。

      這種用結構設計的方法,是一種不同于現有光伏建筑一體化的全新結構模式:不用一滴膠就將電池組件組裝成一個發電方陣,并完全替代了建筑物的南坡屋頂,使太陽能發電方陣成為建筑物整體功能結構的一部份——“屋頂”,還節省了原屋頂400~500元/㎡的工程造價。

      這種以建筑物為載體的用戶側并網太陽能發電模式具有顯著的“三零”特性,即“零”土地使用、“零”距離輸電、用電黃金時段的“零”排放發電。

      目前,我們用這種結構設計已在多個國家級、省級康居工程和綠色建筑中設計安裝了屋頂光伏電站項目,最早的己有效運行超過三年,至今還未發現任何問題。

      《太陽能發電》雜志:您能否為我們總結一下光電建筑的設計應該注意哪些問題?

      余國光:首先是思路正確。比如我們的“高平整度一體化太陽能發電整體屋頂”技術,目標就是要把太陽能發電方陣作為建筑整體的功能構件來考慮,這樣的結構才能使光伏發電和建筑物形成有機統一的整體,才能經得起時間的考驗。

      其次是要結構簡單,要滿足建筑物本身的部分功能。如果結構復雜,不但安裝起來需要技術,還可能大大增加成本,這對于原本成本就較高的光伏來說是不實用的。如果不能承擔建筑物的部分功能,那就仍是一個“多余”的東西附加在了建筑上,與建筑就談不上融合,就不是真正的一體化。

      再者是散熱與抗震性能要好。既要照顧到光伏組件發電對環境的要求,還要照顧到建筑本身的安全,比如防水、防風、防震等,當然,還有更重要的與建筑物壽命匹配的問題。做到這些,才是真正意義上的光電建筑一體化。

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