镀铝镁锌材料及其在光伏建筑一体化上的运用

黄旅文余玉环（广州一翔农业技术有限公司；广东省建筑材料研究院）

镀铝镁锌材料及其在光伏建筑一体化上的运用

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（1广州一翔农业技术有限公司；2广东省建筑材料研究院）

随着城市化进程的加快，建筑利用率的提高，将光伏项目同建筑物结合起来的光伏建筑一体化既环保又美观。而将镀铝镁锌板用在户外光伏板的固定支架上能保障其长达25年的质量和安全寿命。本文分别在材质、镀层厚度和电化学腐蚀方面对镀铝镁锌板作了详细介绍，并结合其在光伏建筑一体化上的应用案例，对镀铝镁锌板在光伏建筑一体化上的推广作出了展望。

光伏建筑一体化；光伏支架；镀铝镁锌板；电化学腐蚀

1　前言

在面临不可再生能源日益枯竭的年代，面对这场能源危机，可再生能源日益得到大家的重视，其中太阳能是一种开发应用较快的能源形式，光伏市场在近十年中也取得了蓬勃发展。据资料，按年均太阳能系统装机容量计算，全球光伏市场复合年均增长率达47.4%。光伏建筑一体化是太阳能发电的一种新概念，是利用建筑物受光面积和支撑结构，利用安装在建筑物围护结构外表面的太阳能发电装置来提供电力，不仅可以扩大清洁能源的有效使用面积，而且不占用城市地面空间，维护起来也比较方便，已被越来越多的重视可再生能源的国家所采用。联合国能源机构的调查报告显示，光伏建筑一体化将成为21世纪城市建筑节能的市场热点。

但怎样将光伏板安装的建筑物上，应尽可能轻便，减少对建筑物的负重，同时又要保证支架的美观性和长达25年的使用寿命，且不需要经常给支架做维护，这就需要一种既美观又耐腐蚀的光伏支架轻便材料。

2　镀镁铝锌材料

2.1 镀镁铝锌性能

镀镁铝锌板其成分具体的化学元素（秘方）不对外公开，公开的化学成分是：11%的铝，3%的镁和极其微量大约0.5%的硅以及剩余全部的锌组成。

镀镁铝锌属于浸镀锌，经过前镀敷处理，通过向热浸镀铝液中添加微量镁和稀土元素。探讨了不同含量的合金元素对热浸镀铝涂层的高温抗氧化性能的影响，结果表明，微量Mg降低了镀件的抗氧化性能，其影响规律与对合金化合物层的厚度影响相一致。添加RE（稀土）对涂层抗氧化性能的影响规律较复杂，适量RE可以改善镀件抗氧化性能，并且以RE含量0.05wt%为最佳。由于这些添加元素的复合效果，进一步提高了其腐蚀抑制效果。此外，镀镁铝锌板具有在严峻条件下优秀的加工性能（如在拉伸、冲压、折弯、油漆、焊接等方面），镀层硬度高，具有卓越的耐损伤性。镀镁铝锌板与普通的镀锌及镀铝锌产品相比，镀敷附着量少却能实现更出色的耐腐蚀性，由于具有这种超强耐腐蚀性，镀镁铝锌板在某些领域可代替不锈钢或铝使用。切割端面部分的耐腐蚀自我愈合功效更是镀镁铝锌板产品的一大特点。

表1　部分电化学腐蚀表

2.2 镀镁铝锌在光伏行业应用特点

太阳能光伏支架因需要裸露在室外，长期处于风吹雨（雪）打，特别是现在下酸雨，空气污染等环境问题日益严峻。目前主要使用镀锌钢板和不锈钢作为支架材料，但是，大多数的镀锌卷厂商生产工艺落后，生产出的产品粗糙，表面质量不达标，锌层很容易脱落，种种问题，层出不穷，而且大多数厂商陷入到打价格战的处境，价格低廉，质量恶劣。而不锈钢的成本又太高。镀铝镁锌钢板，由致密的合金镀层组成，是当今地球上最为精密的涂镀材料，不是之一，是最好的涂镀材料，它具有镀锌板、镀铝锌板所没有的优势。相同涂层情况下，镀镁铝锌使用寿命是镀锌的10～20倍。镀镁铝锌原本的目的就是利用最薄的镀层金属来达到更厚的镀锌层所能达到的效果。其使用寿命长，切口部位镀层具有自愈性，不需要后浸镀后加工的工序。

3　工程案例

2012年3月1日，全球单体应用最大的“导流板安装系统”屋顶光伏电站项目达成竣工，由杭州帷盛全面提供了安装系统的产品研发、设计方案优化和整体施工安装服务。项目于北京市亦庄经济技术开发区国内首条8.5代TFT-LCD生产基地1#厂房，该1#厂房安装面积为2M光伏导流板，该建筑屋面在设计时为不上人屋面，每平方米只能承受0.5KN的力，同时该厂房对防水、保温等性能要求比较高，无法采用传统的建筑光伏屋顶的固定形式。而采用导流板在不增加过多的负重或破坏防水的情况下能满足其屋顶光伏电站的建设要求。这其中的导流板材料采用的就是新日铁生产的18k镀镁铝锌板材料，厚度仅为0.8mm，重量比较轻，单板光伏板需要镀镁铝锌板仅为5kg，防腐能够达到25年以上，整体美观。

该镀镁铝锌板是由日本新日本制铁株式会社研制的新型高耐腐蚀性镀膜钢板，英文名称“super dyma”，简称SD，满足不断增长的太阳能电力设施对钢材的需求。日本将正式颁布新法令，鼓励再生能源领域的投资开发，届时太阳能发电产业规模将不断扩大。镀铝镁锌钢板作为制造太阳能发电设备的材料，该产品的抗腐蚀性比普通镀锌板高4倍。目前新日铁已获得来自几个主要电力公司的太阳能项目订单。与此同时，新日铁还增加了针对海外太阳能发电项目的钢板出口量。

该项目结构采用的导流板结构，形状设计符合空气动力学原理，有效防止组件倾覆，通过慕尼黑工业大学风洞试验，验证了系统的稳定可靠性能。这种导流板结构制作方便，将整卷的镀镁铝锌板先进行开屏，再剪切，切口因独特自我愈合性能，断口不会被腐蚀，一般的折弯机都能满足要求。

这种镀镁铝锌板导流板结构在建筑上安装很方便，简单几步，即可实现光伏组件的安装固定，使光伏系统迅速投入运行发电。该项目是北京市最大的国家“金太阳”示范项目，这一项目不仅是对“绿色制造”理念的有力践行，也是北京市政府加快能源结构调整、发展可再生能源的力作，对推动国内光伏发电的应用和普及具有显著的示范效应。

图1　单块组件镀镁铝锌板图

图2　导流板现场安装图

4　结语

光伏建筑一体化应用镀铝锌镁材料既在建筑设计上增加了创新意识，体现了清洁、绿色的理念，又为城市的电力供应提供了选择和保障，无论从美学还是实用角度来看，都具有很大的应用价值。镀铝锌镁钢板已在光伏建筑应用上表现出明显的优势，可以继续从材料研发、技术标准等入手，降低材料成本，积极推动镀铝锌镁钢板在光伏产业的健康发展。

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