热岛效应让国家电投寻路智慧能源
在城市中心，建筑能耗高是每一栋摩天大楼的通病，也是造成城市热岛效应的重要因素。建成于2005年的国家电投总部办公楼也不例外。这座高60米、表面积超过10000平方米的建筑，直面东南西三向采光，让楼内一年要度过八个月的漫长“温室期”。
“南北侧温差大。南侧基本是刚结束供暖季，就迎来30多摄氏度高温。空调制冷季要从4月一直延续到11月。夏季高温时，就像进了火焰山，空调基本没有什么作用。”过于“热情”的阳光，也带来了惊人的能耗。盛夏时节，仅空调的耗电量就高达15000度(千瓦时)/天、消耗电费高达20000元/天。
2016年3月上旬的一天清晨。国家电投董事长、党组书记王炳华把办公厅主任王子超、办公厅副主任兼董事办主任张进凤等同志和相关单位的技术人员叫到一起，拿出几张用铅笔在A4纸上画的草图，向大家讲了以“智慧能源理念”改造总部办公楼的构想。此前，他已经带着大家进行了多次的现场调研和技术分析。
2016年4月8日，国家电投党组召开会议，强调“一定要让这次升级改造成为样板和典范，为我国深化清洁能源利用和发展综合智慧能源作出一个表率。一定要在不改变外立面、不影响建筑内工作秩序、满足采光需求和具有高度可实施性的前提下，有效降温、有效利用太阳能、有效降低建筑能耗，一体化实现光伏发电、降温降耗、节能减排、减少光污染等多重效果。” 而有着成功案例、并在薄膜太阳能发电幕墙产品行业居领先地位的汉能，无疑是最佳的供应商选择。
发电幕墙(学名BIPV)，是指将薄膜太阳能系统集成到建筑物上，作为太阳能产品的典型代表，汉能发电幕墙产品具备多项领先的优越性，如弱光性好、高温性能好、颜色形状可订制、透光均匀和环境适应性强等。
项目充分利用了建筑幕墙和屋顶的有效区域，采用光伏发电技术，用一栋大楼的表面积，实现了采光、隔热、发电等多重效果，实现了能源的多级综合清洁利用，使楼宇内部舒适度大幅提高，使建筑节能降耗与光伏发电达到了有效互补的理想状态。这些理想的状态来源于汉能发电幕墙产品本身具备多的项领先的优越性，比如改造后的薄膜太阳能发电幕墙，装机总容量为170.66千瓦，在25年使用期内平均年发电12.69万千瓦时;节约能耗70.9万千瓦时，能够满足1000个家庭的年用电，可供一台电动汽车行驶440万千米，相当于环绕地球110圈。
投资收益型能源改造
除了节能，减排的贡献也非常明显。与常规燃煤电厂相比，该项目每年可节约标准煤耗275.8吨，减排灰渣99.84吨，减排二氧化硫5.43吨，减排氮氧化物12.53吨，减排PM101.5吨，减排二氧化碳825.9吨，相当于在北京金融街种下45000棵树，停用150辆小汽车。汉能薄膜太阳能发电幕墙再次显现出了它的优势地位，其原料选择、电池膜加工、组件封装等环节全部实现清洁零污染，高度契合绿色环保建筑理念及标准，是真正意义的绿色建材，通过对清洁能源的综合利用可以达到低能耗甚至零排放的效果。
尤为值得关注的是该项目的节能降耗投资收益率高达9.37%，仅用8年半就能收回454.5万元投资，光伏发电和节能收益在25年设备周期里，可累计创收2373.5万元。如果考虑到政府每年因此节省下来的高温补贴费，经济效益则更加可观。
按照综合智慧能源的先进理念，国核电力院的项目团队创造性地将光伏节能幕墙技术应用到这一建筑节能降耗工程中，从有效降温、满足采光、利用太阳能、降低建筑能耗、不改变外立面、不影响建筑内工作秩序和高度可实施性等多个角度优化技术方案，瞄准减少太阳辐射、改善传导方式、加速空气对流3条主要途径，综合考虑了景观效果、降温节能、结构承载力、工程量、成本收益、消防安全、重点难点等多重技术指标，最终提供了包括BAPV独立光伏幕墙、BIPV透光型光伏节能幕墙、智能光伏百叶窗在内的12套解决方案。
经过教科书式的研发过程和“样板间”的实效演示，项目确定了在采光区和非采光区分别使用高透光低辐射双银LOW-E玻璃和发电幕墙组件的方案。它看起来和普通玻璃几乎是一模一样，但汉能的这块发电幕墙组件玻璃不仅能够有效利用照射在建筑表面的太阳能发电，还可以凭借透过系数仅为原玻璃1/5的巨大优势，减少室内太阳辐射60%，光电转换效率可达9.44%;而采光区的双银玻璃，能够在高透光的同时降低传热系数21%。综合起来，平均降低室温5~8摄氏度，大幅缩小了南北侧温差，冬暖又夏凉，保温又保冷。改造后楼内南侧的温度降了下来，舒适度好多了，空调制冷季比以往也大大推后了。
这样一来，使该项目在利用建筑幕墙发电的同时，大大减少了室内太阳辐射，一举实现了集光伏发电、降温降耗、节能减排、减少光污染于一体的最佳效果，建筑室内视觉效果与原有装修风格完全统一，建筑外立面造型也得到了延续。
发电幕墙光伏组件属于定制型产品，施工中发现，在经过衰减周期过后，其技术质量参数仍高出厂家承诺数值的30%以上。换句话说，设备质量太好导致了系统之间的不匹配。“比质量更重要的是精确。”经过反复测试和计算，模拟了各种运行工况，最终圆满解决了这个“过犹不及”的问题。
针对多样的室内分区和装修风格，设计人员对每一间会议室、办公室、会客厅和休闲区都进行了差异化分析，将1854平方米范围内的1858块BIPV光伏组件，逐一进行编号，对设计、制造、检测、安装、调试提出了很大挑战。虽然没有先例可鉴，项目团队还是保持了科学的态度和成熟的自信。每当遇到新难题，项目总工李东健和设计总工程师胡彬都会集中团队智慧，把任务细化分解，明确主攻方向，让需求及时落实到设计之中。
智慧能源的诱人前景
从该项目的成果横向来看，应用光伏幕墙技术建设低排放友好型建筑的效益是惊人的。以北京市西城区为例，这里有近100万平方米建筑外立面，如果全面实施建筑光伏一体化改造，平均每年可节约耗电量1亿千瓦时，能够满足14万户家庭的生活需求。
如果将视野面向全国，推进低碳智慧型城市建筑作为十三五发展规划的新举措，预计将建成5000个超低能耗建筑，建筑面积超过1亿平方米。我们相信，汉能的发电幕墙将会是薄膜太阳能发电的未来，并且在探索薄膜太阳能组件的道路上一直走下去。
作为在全部电力装机容量中清洁能源比重占42.9%的中国五大发电集团之一，作为我国三大核电开发建设运营商之一，国家电投本身就具有鲜明的清洁发展特色。现在，它正在实施“弯道超车”总策略，力求当好核电自主化发展的引领者、能源革命的推动者、“一带一路”倡议的实践者和国企改革的先行者，在核电强国梦、绿色能源梦征程上迈出扎实步伐。“综合智慧能源”这一新生动能，恰被国家电投视为“弯道超车”的一个重要动力源，被用心打造着。
安装汉能薄膜太阳能发电幕墙国电投办公楼演绎着“光伏+智能楼宇”为核心的综合智慧能源进行曲，打开了以创新引领能源结构调整的全新天地，全景实践创新、协调、绿色、开放、共享“五大发展理念”;当炙热阳光变成和煦照明，高能耗燥热变为友好型舒适，在让所有人感到惊喜的同时，也开启了一种能源替代、需求侧管理的全新方略。由绿色共享给这座建筑带来的新感觉才刚刚开了个头，未来，把电、热、气、水等能源综合智慧利用起来，将成为下一个目标。
晓晓/文
