太阳能光伏建筑一体化越南在地化的相关技术研究

陆俊行 方凤才 黄可煜

【摘 要】文章介绍了广西超星太阳能科技有限公司研究太阳能光伏越南在地化的相关技术，产品与国外同类产品相比，整机耐久性好，抗盐雾和腐蚀，光伏板轻量化，联网逆变器具有全数字智能化显示功能，通过设计专用支架更符合当地建筑一体化要求，并且安装效率高，性价比高。

【关键词】太阳能光伏；建筑一体化；越南在地化

【中图分类号】TU18 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）10-0072-03

0 引言

随着能源危机的不断加剧和环保理念的逐步树立，各个国家纷纷加入光伏发电领域的研究队伍中，并大力推进光伏发电的计划。公司利用优越的研发条件和技术力量，与越南多家企业开展国际科技合作，并积极依托广西师范学院太阳能实验室的科研力量，在太阳能光伏建筑一体化应用研制方面取得了重要突破。通过与越南企业开展太阳能光伏技术的越南在地化研究与生产示范，促进南宁市太阳能光电利用产业的快速发展与科技进步，并利用东盟市场资源实施“走出去”战略，建立国际科技合作示范基地，经试产和逐步优化，目前已在越南实现规模化批量生产，并已投放东盟市场，产生了可喜的社会和经济效益。

1 太阳能光伏的市场状况

近年来，太阳能产业在中国已经形成一定规模，例如珠江三角洲地区的太阳能产品的加工、生产、销售区，长江三角洲和京津冀地区的太阳能电池制造基地，江西太阳能硅制造基地，越来越多的太阳能企业上市，兴起与发展太阳能产业奠定了推广应用太阳能光伏发电特别是建筑一体化太阳能光伏发电的基础。根据国家统计局的数据，2016年1～10月全国太阳能发电总量为329亿kW·h，同比增长32.2%，其中10月的发电量为31亿kW·h，同比增长17.1%。太阳能光伏发电行业已进入发改委“鼓励发展的重点行业”名录，部分光伏设备进入“鼓励进口的重要装备”名录。

随着太阳能光伏发电的建设和发展，并网系统也得到了广泛的应用。随着技术的发展，并网的总体架构的优势是当电池电力不够时可以很容易地转换到城市电网，还可以根据需要设计与其他形式的能源组建网络，或者不带有蓄电池或带蓄电池，在有太阳光照时系统可以向电网发电，无太阳光照时又可以从电网取电并分别折算电价。目前，安装5 kW的家用并网太阳能光伏发电系统需要投资大约为5万元，自发自用，余电上网，以平均每月发电450 kW·h，每1 kW·h补贴0.45元，每1 kW·h电价需要0.45元计算，大约10年就可收回成本。

2 太阳能光伏的相关技术研究

广西超星太阳能科技有限公司与越南太阳能光伏利用工程企业合作，共建光伏利用工程技术研究中心，围绕东盟各国新兴起的太阳能光伏利用工程系统建筑一体化的技术需求，以技术转移、指导和培训、参与专利化、标准化研究的方式，以市场需求及技术要求在地化（高效、低故障、高性价比、易使用维护）为基准研发越南在地化系列工程系统制造关键技术，指导其生产线建设，研发在地化系列新产品；研发越南在地化光伏利用工程技术，包括斜屋顶支架及固定基座设计、太阳能电池方阵设计、限荷保护和防雷装置设计、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、蓄电池组、光伏应用终端等建筑一体化太阳能光伏工程技术。

2.1 太阳能光伏建筑一体化技术

太阳能光伏建筑一体化技术不是将太阳能光伏系统与建筑简单地相加，而是通过太阳能光伏的利用技术与建筑的建造技术进行集成，整合出一个崭新的现代化节能建筑。简单地说，太阳能光伏与建筑一体化是太阳能光伏系统与建筑的结合应用。

太阳能光伏发电的建筑一体化将光伏组件作为建筑的一部分，对建筑的建筑功能与建筑效果带来新的影响。目前，光伏建筑一體化的形式主要有3种：{1}与屋顶一体化；{2}与墙体一体化；{3}与遮阳、雨棚一体化。既要保有建筑的美学特点，又要在建筑设计时加入光伏模块，必须将建筑美学、太阳能光伏技术整合，减少影响建筑外观的太阳能光伏发电模块。一般集成太阳能光伏利用技术的建筑被称为光伏建筑。作为一个建筑，光伏建筑一定要满足建筑的美学要求。由于太阳能光伏发电建筑一体化的光伏组件要安装在建筑上，在其不可能作为建筑材料时，光伏组件要与整个建筑相协调统一。光伏系统不仅生产电能，同时还作为建筑的一部分，替代部分传统建筑材料，减少建筑材料成本。

光伏发电系统的总体要求是“一高、二稳、三低”。高就是转换的效率要高；稳就是系统运行要稳定；低就是进一步降低成本。为满足光伏发电系统与建筑一体化的技术要求，我们实施了4个方面的技术改进：一是设计适合于越南法式建筑的斜屋面与弧形屋顶的支架，经计算可以增加5%左右的发电量。二是采用高效率的逆变器，效率由原来的90%提高至98%。三是对组件接线进行优化设计，将太阳能电池组件改为跨接形式，不仅可以充分利用电池组件自带电缆，每组方阵还可以节省约1/4的光伏专用电缆。配以电池组件、控制系统、数位显示仪等相关设施，形成不同规模的光伏发电系统。四是根据越南地区的日照量、日晒进行测量，设计搭配合理数量的太阳能电池板，为客户降低了成本。

2.2 太阳能光伏建筑一体化越南在地化产品的主要技术

结合越南气候、市场需求、原料保障等特点，研究开发在地化高效、低成本的太阳能电池应用技术，包括电池板筛选试验、性价比分析，电池板主要参数、转换效率的优选及设计，支架本地化改良设计。

（1）越南在地化电池板标准组件在斜面屋顶及弧形屋顶的技术研究，包括在地化的电池板选材，采用超薄双层钢化玻璃，重量仅为12 kg/m2，同时具有越南地区建筑材料所要求的气候耐性测试，可承受风压2 400 Pa，安全可靠，转化效率高，寿命长，可与建材同步，还具有美观大方、便于施工的特点。

（2）联网逆变器技术研究。联网逆变器是整套光伏发电系统的核心部件，应具有自动开启或停止电池板的功率输出，最大功率点跟踪（MPPT）控制，防止单独运行，自动电压控制，异常情况排解与停止运行的功能。

（3）越南在地化太阳能光伏工程系统新产品研制，包括市场目标产品功能设定、样机设计，功能集成时的低故障、易维修设计和低成本设计。

（4）越南在地化太阳能光伏工程系统组装线优化完善技术研究，包括整线设备配套及工装研究、整线运行工艺匹配研究等。

（5）越南在地化离网独立发电系统和并网发电系统产品研究，采用2种设计方案，一是离网独立发电系统，采用蓄电池进行储能，可应用于独立的太阳能应用终端。二是并网发电系统，如电池不够用电则可自动使用市电供电，不会因太阳能产电不足而影响用电。并网发电系统不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。并网太阳能光伏发电系统省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了其中的能量消耗，节约了占地空间，还降低了配置成本。

2.3 太阳能光伏建筑一体化越南在地化工程技术研究

（1）越南在地化建筑一体化设计研究。针对当地建筑风格（如法式建筑斜屋顶）、建筑类型开展一体化形式设计研究、电池板支架技术研究，如标准组件在斜面屋顶及弧形屋顶的技术方案，支架结构、材料及仰角等参数的筛选试验和优化设计，最大限度地提高发电效率。

（2）越南在地化工程安装基座研究。针对该地区靠近海边风力大的问题，研究太阳能光伏工程系统安装形式、底座基础、固定器具等，提高发电工程系统抵御大风天气的能力。尽量避免破坏建筑屋面外观，达到太阳能光伏工程系统建筑一体化的目的。

（3）越南在地化一体化工程优化综合设计研究。针对当地太阳能辐射强独特点，进行光电利用工程优化设计，达到比南宁本地使用的工程资金投入节约15%的目的。

（4）在系统中配置专用的并网逆变器，以保证输出的电能满足电网电力对用电性能指标的要求，并研究采用太阳能发电与LED光源结合的照明设施，节约公共能源。

（5）在地化技术的产业化及示范研究。建立样板工程、制定一体化标准化图集，召开越南太阳能企业为主参加的现场示范交流会。完善联合研究中心，申报越南专利、标准，培训技术工人，培育技术队伍。

（6）研发出了一套可综合利用太阳能的小户型建筑一体化光伏系统，在房顶上安装太阳能光伏供电单元，主要为太阳能薄膜电池，与蓄电池和控制系统连接，用于给家用电器提供电能。房顶上还设置有太阳热能接收器，并在接收器覆盖的房顶上喷涂吸热涂料。太阳热能接收器是一个由钢化玻璃制成的密闭的容器，用于储存被太阳加热的空气，内部设置有蒸发器，通过管道与膨胀阀一端连接，膨胀阀另一端与空气能热水器连接。太阳热能接收器还内置有空气温度检测器，接收器两侧开设有散热窗并与驱动机构连接，驱动机构和空气温度检测器均与综合控制器连接，综合控制器又与空气能热水器内的水温检测传感器连接。这套系统综合利用了太阳的光能和热能并引入空气能热水器节能环保的优点，还利用建筑顶部作为系统的一部分，在为用户提供电能的同时还能提供热能，更为有效地利用绿色能源。

3 结论

太阳能光伏发电是到目前为止最清洁、最长寿的发电技术。太阳能技术的应用已经相当广泛，未来的楼宇系统中安装太阳能光伏发电组件的情况会越来越多，家用太阳能光伏发电系统的组建从独立设计到并网设计都会随之慢慢发展，形成一個较为新兴的产业，因此对太阳能光伏发电系统的研究是一个很有经济前景的课题。在能源和环保压力的背景下，太阳能光伏发电技术已逐步成为各个国家走可持续发展道路的首选技术之一。

参 考 文 献

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[责任编辑：钟声贤]