黃旅文余玉環(huán)（廣州一翔農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司；廣東省建筑材料研究院）

鍍鋁鎂鋅材料及其在光伏建筑一體化上的運(yùn)用

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（1廣州一翔農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司；2廣東省建筑材料研究院）

隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑利用率的提高，將光伏項(xiàng)目同建筑物結(jié)合起來的光伏建筑一體化既環(huán)保又美觀。而將鍍鋁鎂鋅板用在戶外光伏板的固定支架上能保障其長達(dá)25年的質(zhì)量和安全壽命。本文分別在材質(zhì)、鍍層厚度和電化學(xué)腐蝕方面對鍍鋁鎂鋅板作了詳細(xì)介紹，并結(jié)合其在光伏建筑一體化上的應(yīng)用案例，對鍍鋁鎂鋅板在光伏建筑一體化上的推廣作出了展望。

光伏建筑一體化；光伏支架；鍍鋁鎂鋅板；電化學(xué)腐蝕

1　前言

在面臨不可再生能源日益枯竭的年代，面對這場能源危機(jī)，可再生能源日益得到大家的重視，其中太陽能是一種開發(fā)應(yīng)用較快的能源形式，光伏市場在近十年中也取得了蓬勃發(fā)展。據(jù)資料，按年均太陽能系統(tǒng)裝機(jī)容量計(jì)算，全球光伏市場復(fù)合年均增長率達(dá)47.4%。光伏建筑一體化是太陽能發(fā)電的一種新概念，是利用建筑物受光面積和支撐結(jié)構(gòu)，利用安裝在建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的太陽能發(fā)電裝置來提供電力，不僅可以擴(kuò)大清潔能源的有效使用面積，而且不占用城市地面空間，維護(hù)起來也比較方便，已被越來越多的重視可再生能源的國家所采用。聯(lián)合國能源機(jī)構(gòu)的調(diào)查報(bào)告顯示，光伏建筑一體化將成為21世紀(jì)城市建筑節(jié)能的市場熱點(diǎn)。

但怎樣將光伏板安裝的建筑物上，應(yīng)盡可能輕便，減少對建筑物的負(fù)重，同時又要保證支架的美觀性和長達(dá)25年的使用壽命，且不需要經(jīng)常給支架做維護(hù)，這就需要一種既美觀又耐腐蝕的光伏支架輕便材料。

2　鍍鎂鋁鋅材料

2.1 鍍鎂鋁鋅性能

鍍鎂鋁鋅板其成分具體的化學(xué)元素（秘方）不對外公開，公開的化學(xué)成分是：11%的鋁，3%的鎂和極其微量大約0.5%的硅以及剩余全部的鋅組成。

鍍鎂鋁鋅屬于浸鍍鋅，經(jīng)過前鍍敷處理，通過向熱浸鍍鋁液中添加微量鎂和稀土元素。探討了不同含量的合金元素對熱浸鍍鋁涂層的高溫抗氧化性能的影響，結(jié)果表明，微量Mg降低了鍍件的抗氧化性能，其影響規(guī)律與對合金化合物層的厚度影響相一致。添加RE（稀土）對涂層抗氧化性能的影響規(guī)律較復(fù)雜，適量RE可以改善鍍件抗氧化性能，并且以RE含量0.05wt%為最佳。由于這些添加元素的復(fù)合效果，進(jìn)一步提高了其腐蝕抑制效果。此外，鍍鎂鋁鋅板具有在嚴(yán)峻條件下優(yōu)秀的加工性能（如在拉伸、沖壓、折彎、油漆、焊接等方面），鍍層硬度高，具有卓越的耐損傷性。鍍鎂鋁鋅板與普通的鍍鋅及鍍鋁鋅產(chǎn)品相比，鍍敷附著量少卻能實(shí)現(xiàn)更出色的耐腐蝕性，由于具有這種超強(qiáng)耐腐蝕性，鍍鎂鋁鋅板在某些領(lǐng)域可代替不銹鋼或鋁使用。切割端面部分的耐腐蝕自我愈合功效更是鍍鎂鋁鋅板產(chǎn)品的一大特點(diǎn)。

表1　部分電化學(xué)腐蝕表

2.2 鍍鎂鋁鋅在光伏行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)

太陽能光伏支架因需要裸露在室外，長期處于風(fēng)吹雨（雪）打，特別是現(xiàn)在下酸雨，空氣污染等環(huán)境問題日益嚴(yán)峻。目前主要使用鍍鋅鋼板和不銹鋼作為支架材料，但是，大多數(shù)的鍍鋅卷廠商生產(chǎn)工藝落后，生產(chǎn)出的產(chǎn)品粗糙，表面質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，鋅層很容易脫落，種種問題，層出不窮，而且大多數(shù)廠商陷入到打價格戰(zhàn)的處境，價格低廉，質(zhì)量惡劣。而不銹鋼的成本又太高。鍍鋁鎂鋅鋼板，由致密的合金鍍層組成，是當(dāng)今地球上最為精密的涂鍍材料，不是之一，是最好的涂鍍材料，它具有鍍鋅板、鍍鋁鋅板所沒有的優(yōu)勢。相同涂層情況下，鍍鎂鋁鋅使用壽命是鍍鋅的10～20倍。鍍鎂鋁鋅原本的目的就是利用最薄的鍍層金屬來達(dá)到更厚的鍍鋅層所能達(dá)到的效果。其使用壽命長，切口部位鍍層具有自愈性，不需要后浸鍍后加工的工序。

3　工程案例

2012年3月1日，全球單體應(yīng)用最大的“導(dǎo)流板安裝系統(tǒng)”屋頂光伏電站項(xiàng)目達(dá)成竣工，由杭州帷盛全面提供了安裝系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化和整體施工安裝服務(wù)。項(xiàng)目于北京市亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)國內(nèi)首條8.5代TFT-LCD生產(chǎn)基地1#廠房，該1#廠房安裝面積為2M光伏導(dǎo)流板，該建筑屋面在設(shè)計(jì)時為不上人屋面，每平方米只能承受0.5KN的力，同時該廠房對防水、保溫等性能要求比較高，無法采用傳統(tǒng)的建筑光伏屋頂?shù)墓潭ㄐ问?。而采用?dǎo)流板在不增加過多的負(fù)重或破壞防水的情況下能滿足其屋頂光伏電站的建設(shè)要求。這其中的導(dǎo)流板材料采用的就是新日鐵生產(chǎn)的18k鍍鎂鋁鋅板材料，厚度僅為0.8mm，重量比較輕，單板光伏板需要鍍鎂鋁鋅板僅為5kg，防腐能夠達(dá)到25年以上，整體美觀。

該鍍鎂鋁鋅板是由日本新日本制鐵株式會社研制的新型高耐腐蝕性鍍膜鋼板，英文名稱“super dyma”，簡稱SD，滿足不斷增長的太陽能電力設(shè)施對鋼材的需求。日本將正式頒布新法令，鼓勵再生能源領(lǐng)域的投資開發(fā)，屆時太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模將不斷擴(kuò)大。鍍鋁鎂鋅鋼板作為制造太陽能發(fā)電設(shè)備的材料，該產(chǎn)品的抗腐蝕性比普通鍍鋅板高4倍。目前新日鐵已獲得來自幾個主要電力公司的太陽能項(xiàng)目訂單。與此同時，新日鐵還增加了針對海外太陽能發(fā)電項(xiàng)目的鋼板出口量。

該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)采用的導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)，形狀設(shè)計(jì)符合空氣動力學(xué)原理，有效防止組件傾覆，通過慕尼黑工業(yè)大學(xué)風(fēng)洞試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性能。這種導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)制作方便，將整卷的鍍鎂鋁鋅板先進(jìn)行開屏，再剪切，切口因獨(dú)特自我愈合性能，斷口不會被腐蝕，一般的折彎機(jī)都能滿足要求。

這種鍍鎂鋁鋅板導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)在建筑上安裝很方便，簡單幾步，即可實(shí)現(xiàn)光伏組件的安裝固定，使光伏系統(tǒng)迅速投入運(yùn)行發(fā)電。該項(xiàng)目是北京市最大的國家“金太陽”示范項(xiàng)目，這一項(xiàng)目不僅是對“綠色制造”理念的有力踐行，也是北京市政府加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展可再生能源的力作，對推動國內(nèi)光伏發(fā)電的應(yīng)用和普及具有顯著的示范效應(yīng)。

圖1　單塊組件鍍鎂鋁鋅板圖

圖2　導(dǎo)流板現(xiàn)場安裝圖

4　結(jié)語

光伏建筑一體化應(yīng)用鍍鋁鋅鎂材料既在建筑設(shè)計(jì)上增加了創(chuàng)新意識，體現(xiàn)了清潔、綠色的理念，又為城市的電力供應(yīng)提供了選擇和保障，無論從美學(xué)還是實(shí)用角度來看，都具有很大的應(yīng)用價值。鍍鋁鋅鎂鋼板已在光伏建筑應(yīng)用上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，可以繼續(xù)從材料研發(fā)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等入手，降低材料成本，積極推動鍍鋁鋅鎂鋼板在光伏產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

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