俞敏亮:是酒店也是一座发电站



  10月18日上午11时17分,随着球形显示器上显现出“太阳能幕墙并网发电成功”字样,我国第一家采用太阳能玻璃幕墙的五星级酒店——— 保定电谷锦江国际酒店正式投入使用。

    从此,这座建筑本身产生的电力将源源不断流向当地低压电网,通过当地供电线路,走向千家万户。

 俞敏亮:是酒店也是一座发电站
    这座建筑的东、南、西立面,铺设了大约3300平方米的褐色材料,看上去和大理石差不多,但实际上,这些材料全部都是太阳能电池板组成的玻璃幕墙。

    而在人们不太注意的附属建筑屋顶,大堂顶部的200平方米玻璃采光区,在大门上为宾客遮风挡雨的雨棚,到处都有输出电力的太阳能板。

    “能安的地方,我们全给它安上。”英利集团工程部负责太阳能电池板安装的工程师于波说,这些建筑部位所装用的太阳能板,每一部分的功能均不相同。

    东南两个立面,是与大厦一体设计的太阳能玻璃幕墙;而西立面,是一组单独设计的太阳能装置,它的意义在于向人们展示如何在已建成的建筑上安装太阳能板;而在采光屋顶、雨棚设置的太阳能板,则是向人们展示太阳能装置运用的灵活性。但它们一个共同的功能就是,利用太阳能发电。

    “有光就能发电,这座大厦就是一座小型电站。”于波不无得意地说,电谷锦江国际酒店最大的特色,就是铺满外墙的太阳能板,正是它们,让高耗能的大厦变成了输出电力的电站。

    “我们玻璃幕墙的安装也是有讲究的。”在现场,来自保定英利集团的施工人员介绍,因为当太阳能发电系统的太阳能电池组件的电池片温度高于摄氏25度时,电池组件的功率下降,因此技术人员特别在幕墙底部和顶部设置了大量的百叶窗,通过空气的对流为幕墙降温,这就是“呼吸式太阳能玻璃幕墙”。

    今年34岁的于波,已多次参与国际工程,在太阳能应用领域具有丰富经验。他说,目前国内太阳能光伏利用和建筑一体化尚处在起步阶段,而利用太阳能发电的五星级酒店,这是第一家,被列入国家可再生能源应用建筑示范工程,得到国家、省市相关部门的大力支持。

    这座大厦太阳能电池板安装并网容量300千瓦,投入运营后预计年发电量为26万千瓦时,可替代104吨标准煤,可减少二氧化碳排放量75.5吨,二氧化硫排放量2.3吨,烟尘排放量1.8吨。

    事实上,电谷锦江国际酒店只是规划中的“电谷广场”的第一期工程。就在它的太阳能幕墙并网发电仪式进行当天,旁边另一座利用太阳能发电的建筑会展中心——— 电谷商务会议中心正在加紧施工。

    这座建筑太阳能幕墙安装面积远远大于电谷锦江国际酒店,达到9118平方米,安装容量也达到500千瓦。而规划中的三期建设,太阳能幕墙安装面积更是高达13520平方米,安装容量700千瓦。

    整个工程完工后,占地14.4公顷,总建筑面积11.18公顷,包括电谷锦江国际酒店、商务会议中心、会所、服务式公寓、住宅及一座大型地下停车场在内的“电谷广场”,将建成1.5兆瓦的光伏并网发电系统,年发电量为171万千瓦时,可替代684吨标准煤,可减少二氧化碳排放量496吨,二氧化硫排放量14吨,氮氧化物排放量7吨,烟尘排放量12吨。

    酒店向来是耗电大户,据统计,一家五星级酒店,每天的耗电量大约为4万千瓦时左右。相比之下,这座大厦26万千瓦时的发电量,似乎微不足道。但是,“从单纯的耗电大户,到本身能够产生电能,这本身就是一件意义非凡的事。”保定市市长于群说。

    监控每一片电池板

    17项新技术新规范确保发电安全

    在酒店地下一层的一间布满了线路、计算机的房间内,赵建平来回走动、巡查着电脑显示屏上的一组组数据。这里,就是酒店太阳能电力的系统总控室。

    赵建平是英利集团应用系统设计部经理,而他面前的设备,就是英利自主研发的光伏发电数据控制系统。赵建平介绍,这个系统可以方便地对每一块电池板的使用进行监控。

    据了解,整座酒店所有太阳能电池板都实现了模块化安装和维修,因为太阳能电池板的设计寿命为25年,如果其中一块发生了故障,可以方便地将这一块进行更换,而不会对整个系统产生影响。这使得酒店并网后的管理和维护非常简单、高效。据英利在并网工程设计、建设和维护中的经验,并网工程的维护费用极少,太阳能电池板也很少有故障发生。

    与此同时,这个系统还可以对所有的太阳能电池组件进行数据采集,实时记录酒店并网工程的发电量,设在酒店大厅的液晶显示器随时记录着太阳能发电系统的发电量、总发电量以及太阳能辐照度、风速等天气参数。

    这些系统运行数据将即时在互联网上发布,有关人员可以在全球随时提取光伏发电系统的运行数据,为客户确定何种安装方式提供科学依据。它让我们真切感受到太阳能发电的无处不在。

    “光伏发电的应用前景非常广阔。”赵建平说。光伏发电技术能直接把太阳能转化为电能。太阳能光伏电池是利用阳光照射到硅材料产生电的特性研发的,太阳能电池不只在强烈阳光照射下可以发电,在阴天也能够发电。这保证了电力的稳定。

    英利集团对涉及未来太阳能建筑一体化的众多技术问题进行了研究——— 由于电池片的间距过大导致焊带变形,影响美观的技术难关;隐框式专用的太阳能全玻组件的开发;隐框及明框太阳能光电玻璃的安装与布线的技术难关;标准组件在屋顶及弧形屋顶的技术方案;光伏发电系统数据采集及通讯接口、显示设备的研究;数据上网的安全性、准确性、防干扰能力、防入侵性能研究;太阳能光电系统运行风险与控制并网系统的兼容性研究、并网接口的预留及电量上网的计量系统探索……

    在英利集团提供的资料上,相关新技术、新规范竟然有17项之多。

    尽管在10月18日这一天,保定电谷锦江国际酒店吸引人们目光的是太阳能幕墙并网发电,但实际上,这座新型的建筑,在节能上也另有高招。

    负责整个大厦通讯、空调、给排水和消防等工程的工程师管利,踩了踩脚下的地面:“这下面可还有文章呢。”她笑着说。这位干练的工程师介绍,整个大厦的供热和制冷全部依靠污水处理厂排放出的中水,她的脚下,就是存放这些中水的消防池。

    这座大厦西边不远处,就是保定市鲁岗污水处理厂,这里处理过的废水,首先通过一个直径800毫米的水管,注入大厦内一个容积为1000立方米的消防水池。

    通过压缩机,在夏天将中水温度从25摄氏度提高到30摄氏度以提取水中的冷量,在冬季将中水温度从16摄氏度降低到10摄氏度以提取水中的热量,这样从水中“榨出”大量的冷源和热源供给大厦的制冷和取暖,处理后的中水再通过一个600毫米的管道排出,这样通过不间断循环,为五星级酒店提供巨大的制冷和供热支持。“整个地下管道工程,有2800多米长。”管利说,目前完工的已经超过1000米。管利介绍,采用水源热泵首先不会燃烧矿物能源,没有有害物质排放,较之外源类的制冷和采暖省略了制冷机房和冷冻水泵间,节省了商业用地费。

    当室内机选用壁挂式或立柜式时,房间内可以不吊顶装修,节省了装修费用。由于新技术的使用,系统综合能效比高,单相电源空调机组功率因数大于0.96,变压器容量可下降20%,节省了电力增容费用。

    特别值得关注的是,由于采用水源换热,换热效率高,冷凝温度大大下降,压缩机能效比比风冷式高出70%-95%,比一般空调设备节能40%-60%。

    当多台机组组成一个空调系统时,由于空调机组可单独开停,实现了用多少冷量开多少主机,系统能量调节比冷水机组更接近于无级调速。

    由于冷却水为常温水,水输送过程中不会产生冷量衰减,能量转换只有一次,因此一个夏季空调系统运行费比传统中央空调节省20%,比风冷、VRV中央空调节省30%,比溴化锂中央空调节省40%,如果采用变频式空调机组和水路变频调节,系统节能将更加可观。

    以电谷锦江国际酒店为例,按照夏季通常供冷3个月,冬季供暖4个月,每月30天,每天空调使用10小时计算,冬季水源热泵与蒸汽采暖系统运行费分别为135.3万元和276.4万元;夏季水源热泵与水冷螺杆机组制冷运行费分别为86.2万元和97.8万元,具有非常明显的费用优势。

    此外,大厦的供水管路共有4条,分别是冷水、热水、热回水、中水,其中增加的中水管路负责为洁具的冲洗供水,另外大厦的消防用水、整个广场的园林绿化浇灌用水也全部采用中水提供,完全避免了在冲洗、消防和园林用水方面对自来水和地下水的使用和开采。

    使用大量中水也为大厦带来巨大的经济效益,据介绍,目前保定市中水的价格远远低于自来水费或地下水开采费用,成为整个大厦另一个由节能产生的效益增长点。

    而污水源热泵中央空调及热水系统应用于酒店项目,每年可利用中水737万m3,系统运行费比水冷螺杆加蒸汽系统节省188.5万元,每年可节电188万千瓦时,节约标准煤752吨,并减少了二氧化碳排放量546吨,二氧化硫排放量16.54吨,氮氧化物排放量7.52吨,烟尘排放量12.78吨。

    每千瓦时电成本达4元以上

    大规模推广期待新突破

    “用今天的太阳——— 太阳能等可再生能源,代替昨天的太阳——— 煤炭、石油等化石能源,是不可逆转的趋势。”并网发电启动仪式结束后,保定市长于群接受了本报记者采访。他认为,光伏与建筑一体化(BIPV)代表了太阳能应用中最尖端、最先进、最有潜力的探索领域,是节能建筑的最佳选择。在目前情况下,“谁先行动,谁就主动。”

    但于群同时坦承,在目前情况下,太阳能与建筑一体化目前只是一种试验和探索,并且需要政府主导,市场化的大规模推广尚待时日。

    问题在于成本。“目前,光伏发电成本也很高。”赵建平分析说,尽管后期维护费用很低,但太阳能电池组建安装、逆变器、配线、支撑结构等前期工程,都需要很大投入,太阳能电池板的发电寿命一般只有25年左右,这样算下来,太阳能电池每发一千瓦时电,其成本就高达4元人民币以上。

    而此次保定“电谷广场”1.5兆瓦光伏发电站投资1.08亿元,仅仅太阳能电池板一项,就有8000多万元的投入。这显然不是普通企业或者个人能够承受得起的。

    此外,目前可用于建筑一体化的透光太阳能电池组件、全玻电池组件很少,商品化率不够,也是阻碍太阳能建筑一体化进展的重要原因。“关键是要有新突破。”赵建平说,此前,晶硅太阳能电池板价格居高不下,每平方米售价最低也要8000多元。传统的太阳能电池板生产工艺复杂,特别是将工业硅加工成高纯度太阳能级多晶硅的关键技术,掌握在国外几个大公司手里,造成我国太阳能组件几乎全部依赖进口的局面。英利10年来的努力,已经有效地打破了这种技术垄断,这将促使我国晶硅太阳能电池组件成本逐渐下降。

    有关专家同时指出,中国硅原料——— 二氧化硅的储量占世界总储量的50%到60%之间,只要有切实可行的先进技术,太阳能发电成本将迅速下降。

    实际上,中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会、绿色和平、欧洲光伏产业协会和世界自然基金会共同发布的《中国光伏发展报告》中就指出:预计到2030年左右,光伏发电将在价格上与常规能源发电持平,并逐渐成为主流能源利用形式。

    英利集团则乐观估计,最晚到2015年,太阳能光伏发电的综合成本,将能够与普通电力相抗衡。“这次太阳能幕墙并网发电成功,对于未来的建筑节能有着非同一般的指导意义。”于群认为,实现科学发展,促进节能减排,将新能源技术与建筑结合在一起,大面积推广这种新型技术和新型建筑,有着重要的现实意义和指导意义。

  

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