極端氣候下的守護者：BIPV與屋頂電站的較量
近日，第11號超強臺風“摩羯”肆虐海南、廣東等地，造成了嚴重的破壞，不僅導致大量用戶的電力和通信中斷，更使得許多房屋倒損，很多地面光伏電站和屋頂光伏電站的損毀情況也非常嚴重。這一自然災害再次凸顯了在極端氣候條件下，光伏電站，尤其是屋頂電站的安全性和可靠性問題。在此背景下，建筑光伏一體化（BIPV）項目的抗災能力和安全性能又如何呢？
▲ 超強臺風“摩羯”過后，很多光伏電站損毀嚴重
BIPV與常規(guī)屋頂分布式光伏電站的根本差異，在于其設計與安裝標準的嚴苛性。BIPV項目嚴格遵循建筑行業(yè)的多重標準，包括但不限于熱工性能、結構剛度、強度要求、防雷設計及防水性能等，確保自身成為建筑結構中不可分割的一部分。
▲ 采用龍焱碲化鎘光伏建材的光伏采光頂&光伏幕墻安裝節(jié)點圖
應用于BIPV項目中的碲化鎘發(fā)電玻璃建材產(chǎn)品需嚴格執(zhí)行建筑行業(yè)的安全標準要求，在強度上需達到實驗值的3倍安全系數(shù)，并額外考慮風荷載的1.5倍安全系數(shù)，總體安全系數(shù)高達4.5倍。長期荷載作用下，還需額外考慮2倍安全系數(shù)，確保了極端條件下的結構安全。除了強度要求外，玻璃的最大撓度不應超過跨度的1/60。根據(jù)《建筑幕墻》GB/T 21086-2007第6.2.1條規(guī)定，單片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm，夾層玻璃的單片玻璃厚度不宜小于5mm，以確保玻璃在建筑領域應用上的安全性。
▲ 經(jīng)歷超強臺風“摩羯”后，采用龍焱碲化鎘光伏建材的BIPV項目未出現(xiàn)任何破損情況
相比之下，屋頂分布式光伏電站雖然遵循光伏發(fā)電站的相關規(guī)范，但在建筑安全標準方面存在明顯短板。其抗風能力雖被劃分為12個等級，從0級（抗風能力非常差）到11級（抗風能力非常好），據(jù)不完全統(tǒng)計，在同等級別的臺風襲擊下，未遵循建筑安全規(guī)范的屋頂電站損毀率可高達30%以上，而BIPV項目的損毀率則顯著降低至不足5%。光伏幕墻和光伏采光頂是最常見的兩種BIPV應用形式，需滿足《建筑幕墻》GB/T 21086和《建筑用太陽能光伏夾層玻璃》GB 29551等標準的技術性能要求，同時還需滿足建筑節(jié)能要求。這些標準對玻璃的厚度、強度、撓度等參數(shù)都有明確的規(guī)定，從而確保了BIPV項目在極端氣候下的穩(wěn)定性和安全性。另外比如光伏采光頂和光伏車棚頂這些BIPV項目，通常最少采用雙玻夾膠結構的光伏組件，這種結構具有更強的抗風壓能力。同時，光伏組件配備副框，與龍骨結合更為緊密，進一步增強了抗風能力。根據(jù)《建筑玻璃應用技術規(guī)程》JGJ 113-2015等規(guī)定，BIPV使用的玻璃及其制品需滿足嚴格的安全要求，如單片玻璃厚度、鋼化處理等，以確保在極端氣候下的安全性。《建筑玻璃應用技術規(guī)程》第7.1.1條還規(guī)定安全玻璃的最大許用面積來進一步確保安全。
普通屋頂電站在安裝前雖然也需要對建筑屋面進行評估與分析，以確保光伏系統(tǒng)及建筑物的安全，但在實際操作中，由于缺乏建筑行業(yè)的嚴格規(guī)范，其安全性和可靠性往往難以得到全面保障。尤其是在極端氣候條件下，普通屋頂電站易受風壓、雨水等因素的影響，導致組件損壞、電纜斷裂等問題。相比之下，BIPV項目由于其嚴格按照建筑行業(yè)規(guī)范設計和安裝，具有更強的抗災能力和更長的使用壽命。在極端氣候條件下，BIPV能夠保持穩(wěn)定的發(fā)電性能，減少因災害導致的停電和損失。同時，由于BIPV與建筑結構的緊密結合，其維護成本也相對較低，長期來看，具有更高的經(jīng)濟效益。
▲ 某光伏采光頂項目的碲化鎘發(fā)電玻璃結構圖及安裝節(jié)點
此外，BIPV還能夠提升建筑的整體美觀度和使用價值。通過將光伏組件與建筑元素相結合，BIPV不僅實現(xiàn)了能源的綠色利用，還賦予了建筑獨特的外觀和風格，提升了建筑的市場競爭力和附加值。
BIPV項目因其在極端氣候下的卓越安全性和可靠性，預示其成為光伏行業(yè)未來發(fā)展趨勢。遵循建筑行業(yè)標準，BIPV確保光伏電站安全運行，并提升建筑性能。相比之下，普通屋頂電站需增強安全與規(guī)范以應對未來氣候挑戰(zhàn)。展望未來，技術革新與政策推動將助力BIPV拓展市場，成為行業(yè)新增長點，有力推動綠色、安全、可持續(xù)能源體系的構建。
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