——專訪煙臺鼎城新能源光伏有限公司總經(jīng)理余國光先生
真正的光伏建筑一體化,首先應(yīng)該體現(xiàn)出設(shè)計思想的一體化。
——余國光
“十二五”光伏裝機目標經(jīng)過數(shù)次上調(diào),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(nèi)市場將因此掀起光電建筑的建設(shè)高潮。
正所謂“名正”方可“言順”,國內(nèi)光電建筑市場雖已經(jīng)過幾年的發(fā)展與積累,但無論是概念定義還是與建筑結(jié)合的技術(shù)與模式,抑或是政策與電網(wǎng)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(shù)與模式,當(dāng)然應(yīng)該鼓勵不斷創(chuàng)新,才可能讓這一清潔能源與建筑的“聯(lián)姻”更好地造福民眾。但光伏與建筑,是兩個完全不同的行業(yè)。兩者的結(jié)合,涉及兩種技術(shù)如何更有效、更經(jīng)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(shù)的發(fā)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(nèi)最資深的光伏技術(shù)專家之一,半導(dǎo)體專業(yè)出身的余老,早在上個世紀70年代就進入了光伏行業(yè),并一直在國內(nèi)光伏利用的最前沿市場之一新疆,主導(dǎo)研發(fā)和首創(chuàng)了多項國內(nèi)光伏利用的第一,擁有豐富的光伏技術(shù)及系統(tǒng)集成實踐經(jīng)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(nóng)嘗百草般,試驗和推廣著各種光伏系統(tǒng)集成的技術(shù)與模式,特別是光伏與建筑的結(jié)合。
日前,《太陽能發(fā)電》雜志記者前往海濱城市煙臺,就當(dāng)前的光電建筑現(xiàn)狀及發(fā)展專訪了現(xiàn)任煙臺鼎城新能源光伏有限公司(以下簡稱“鼎城光伏”)總經(jīng)理、總工程師的余國光老先生。
《太陽能發(fā)電》雜志:您親身經(jīng)歷了國內(nèi)光伏行業(yè)從無到有、從有到壯大的全過程,且一直“戰(zhàn)斗”在光伏利用的最前沿市場,您能否談?wù)剬夥夹g(shù)以及這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)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(yè)知識來理解這個問題,我覺得,把半導(dǎo)體技術(shù)利用到太陽能發(fā)電上,或者說我們規(guī)模化地利用太陽能源,應(yīng)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(yè)里“混”了幾十年,從一開始被認為是不務(wù)正業(yè),到逐漸被人接受,再到如今這么火暴,差不多可以說是經(jīng)歷了光伏技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展的全過程。雖然我比較早就認為光伏技術(shù)會有不錯的發(fā)展前途,但卻也沒有想到這個技術(shù)會這么快產(chǎn)業(yè)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(yè)規(guī)模會這么快發(fā)展到世界第一。
這當(dāng)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(yè)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(chǎn)業(yè)在短短的十余年便經(jīng)歷了從小到大、從大到強成為世界光伏制造業(yè)強國的過程,這是不爭的事實,值得我們驕傲。但這個行業(yè)確實太年輕了,發(fā)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(chǔ)性和能源性的行業(yè),也當(dāng)作了一般的出口性行業(yè)來對待了。造成了我們過去忽略了國內(nèi)市場的培育、規(guī)劃等基礎(chǔ)建設(shè),使得這個行業(yè)過于依賴國外市場,過于自由發(fā)展。帶來的結(jié)果就是,人家的市場上不過才刮點兒風(fēng),我們這邊就噴嚏、鼻涕的感冒連連,也帶來了如今的全行業(yè)性過剩危機。
國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展很不協(xié)調(diào),不僅下游應(yīng)用市場遠遠不匹配,整體的技術(shù)實力也還很薄弱。我們的技術(shù)水平基本上也一直處于跟隨狀態(tài),自主創(chuàng)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(shù)被控制在別人手里。
國內(nèi)光伏行業(yè)能否真正成為世界領(lǐng)先,不僅要取決于我們的智慧和資金,更要取決于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖們的勇氣和膽略。如果企業(yè)都敢于在技術(shù)創(chuàng)新上大膽投入,更多地采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新興技術(shù),通過前期積累的大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗,加上自主創(chuàng)新這個發(fā)動機,則中國完全有能力領(lǐng)跑世界光伏產(chǎn)業(yè);如果依然迷信外來的技術(shù),不敢創(chuàng)新,則現(xiàn)有的“大腕兒”們恐怕也很難擺脫曇花一現(xiàn)的結(jié)果,成為過眼煙云。
《太陽能發(fā)電》雜志:那么,在您看來,國內(nèi)市場的培育和基礎(chǔ)建設(shè)有哪些工作要做?
余國光:鑒于目前的經(jīng)濟形勢和行業(yè)形勢,要拯救國內(nèi)光伏業(yè),唯一可行的辦法就是要大力拓展國內(nèi)應(yīng)用市場。
事實上,在這方面政府相關(guān)部門已經(jīng)很盡力了,自2009年以來短短的三年時間里,國家發(fā)改委、能源局、科技部、工信部、財政部、住建部等相繼發(fā)了幾十個文件、通知和辦法,針對一個行業(yè)如此密集發(fā)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(yè)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(tǒng)性,相互之間也有一些沖突。當(dāng)然,這都是發(fā)展中的問題,也只能依靠在發(fā)展中來解決。
對于國內(nèi)市場的培育和基礎(chǔ)建設(shè),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(shù)的利用,從長遠來看,它究竟適合哪種發(fā)展模式?
我覺得,可能還是就近發(fā)電就近消納的方式更符合這種技術(shù)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(jié)合的光伏系統(tǒng),遵循這個原則,可能才更有前途。
《太陽能發(fā)電》雜志:最近這些年,您一直專注于光伏與建筑結(jié)合的領(lǐng)域,您怎么看待光電建筑的發(fā)展?
余國光:正如前面所說,政府這幾年密集地發(fā)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(jié)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(fēng)起云涌地掀起了光伏屋頂建設(shè);美國克林頓總統(tǒng)宣布“百萬屋頂”計劃;日本推出“新陽光”計劃;國內(nèi)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(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
因此,光伏技術(shù)的規(guī);裼,是由與建筑結(jié)合開始的,這也說明這種技術(shù)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(fā)展,出臺了《分布式發(fā)電管理辦法》和《并網(wǎng)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(fā)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(fā)電的態(tài)度。都預(yù)示著政策開始偏向光電建筑應(yīng)用,也標志著國內(nèi)民用可再生能源發(fā)電領(lǐng)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(fā)電已是大勢所趨,也已是勢在必行。
由于國內(nèi)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(xiàn)在還不能妄加評估其中的優(yōu)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(tǒng)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(jīng)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(jié)合是專業(yè)性很強的事,是需要兩種技術(shù)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(yè),有些甚至是簡單地想當(dāng)然。
我最近查看了國內(nèi)己建成的一些光伏建筑的圖片,發(fā)現(xiàn)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(tǒng),無論從電池方陣的側(cè)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(fēng)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(yè)解困嗎?那么,建筑屋頂?shù)暮奢d誰負責(zé)?
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(fā)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(fā)了10~15%的電。何況,采用平鋪方式安裝的光伏系統(tǒng)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(shù),溫度越高發(fā)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(yīng)該體現(xiàn)出設(shè)計思想的一體化。建筑是一個古老的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),規(guī)范、標準均十分嚴謹,而光伏卻是一個新興產(chǎn)業(yè),就好像古樹與新芽的關(guān)系。目前之所以工程質(zhì)量不高、技術(shù)含金量低,主要是因為大多數(shù)工程是在己有的建筑屋頂上進行,無法體現(xiàn)出建筑專家的聰明智慧。
因此,應(yīng)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(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu),不僅均分了支架的荷重、增強了抗風(fēng)能力,還至少能節(jié)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(fā)電》雜志:那么,能談?wù)勀诠夥ㄖ惑w化方面有哪些嘗試嗎?
余國光:可能是因為職業(yè)毛病吧,我當(dāng)時還在新疆工作,因多次去酷熱的吐魯番,就萌發(fā)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(guān)注光伏建筑的發(fā)展,并收集了不少的資料,做了一些力所能及的研究。
當(dāng)古稀之年從新疆回到內(nèi)地后,我這個七十歲的老頭子又實現(xiàn)了“再就業(yè)”,到山東當(dāng)起了“農(nóng)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(fā)電變成整體屋頂,以實現(xiàn)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?shù)臉?gòu)件一體化光伏系統(tǒng)安裝、與農(nóng)業(yè)大棚等農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)合的光伏系統(tǒng)等。
經(jīng)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(fā)電整體屋頂”的模式,實現(xiàn)了光伏系統(tǒng)替代建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件化集成和安裝,并在2009年獲得了國家發(fā)明專利。
《太陽能發(fā)電》雜志:這個“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”有什么特點?
余國光:簡單地說,這種技術(shù)就是將光伏系統(tǒng)集成為建筑本身的功能構(gòu)件--屋頂,并替代了原來的建筑材料,而且完全實現(xiàn)構(gòu)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(shù),并請相關(guān)研究機構(gòu)作了文獻查新。我仔細分拆了查閱到的專利技術(shù),發(fā)現(xiàn)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(fā)明專利,其指導(dǎo)思想是“阻”,光申報圖紙就有近百張,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。而我的“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”的指導(dǎo)思想則是“疏”,申報圖紙僅有五張,結(jié)構(gòu)也很簡單。
因為我曾在國內(nèi)一家最早引進美國太陽電池組件生產(chǎn)線的單位工作過,因此對太陽電池組件的結(jié)構(gòu)很了解。我知道,要實現(xiàn)光伏系統(tǒng)成為建筑構(gòu)件,且不用一滴膠去安裝,就要采用結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法,還要對太陽電池組件的結(jié)構(gòu)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(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的專用太陽電池組件。這種組件由工廠模塊化生產(chǎn),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(tǒng)太陽電池組件與支架的縱向聯(lián)接為橫向聯(lián)接。
這個技術(shù)用幾句話可以總結(jié),那就是:構(gòu)思新穎、設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、安裝高效、效果完美。
構(gòu)思新穎、設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)簡單前面已經(jīng)說了。而由于設(shè)計的巧妙和結(jié)構(gòu)的簡單,因此安裝起來就特別方便。通過大量工程統(tǒng)計,我們發(fā)現(xiàn),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(tǒng)的電池方陣并無兩樣,但仔細看就會發(fā)現(xiàn),圖片中的電池方陣表面無任何一個固定卡,也沒有用結(jié)構(gòu)膠粘的痕跡,上、下兩個太陽電池組件之間的聯(lián)接也是無縫的,且滴水不漏。
這種用結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法,是一種不同于現(xiàn)有光伏建筑一體化的全新結(jié)構(gòu)模式:不用一滴膠就將電池組件組裝成一個發(fā)電方陣,并完全替代了建筑物的南坡屋頂,使太陽能發(fā)電方陣成為建筑物整體功能結(jié)構(gòu)的一部份——“屋頂”,還節(jié)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(cè)并網(wǎng)太陽能發(fā)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(fā)電。
目前,我們用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計已在多個國家級、省級康居工程和綠色建筑中設(shè)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(fā)現(xiàn)任何問題。
《太陽能發(fā)電》雜志:您能否為我們總結(jié)一下光電建筑的設(shè)計應(yīng)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(fā)電整體屋頂”技術(shù),目標就是要把太陽能發(fā)電方陣作為建筑整體的功能構(gòu)件來考慮,這樣的結(jié)構(gòu)才能使光伏發(fā)電和建筑物形成有機統(tǒng)一的整體,才能經(jīng)得起時間的考驗。
其次是要結(jié)構(gòu)簡單,要滿足建筑物本身的部分功能。如果結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不但安裝起來需要技術(shù),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(dān)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(fā)電對環(huán)境的要求,還要照顧到建筑本身的安全,比如防水、防風(fēng)、防震等,當(dāng)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。