解密：光伏市场需要怎样的BIPV双玻光伏组件

　　在中国光伏领跑者技术创新论坛-双玻组件&封装材料专题研讨会上，来自TUV莱茵的周罡先生为大家重点介绍了BIPV用的双玻组件在认证、标准、测试上的国际经验和历史。本站经过精心整理，特为大家推出周罡先生的现场讲解。
　　周罡，一直在莱茵上海公司工作，有十多年的检测认证从业经验。给大家介绍的主题是应对BIPV-光伏建筑一体化组件，在检测、认证以及标准化方面的一些挑战，以及对未来的一些展望。

　　我今天的演讲主要从以下四个方面给大家做一个展开。
　　一、现在光伏组件的认证现状。目前的光伏组件其实是涵盖了BIPV这一块的，只是BIPV有更多的具体在建筑法规上的一些要求。
　　二、分析欧洲对BIPV的一些不同要求，以及我们对常规组件的一些相关技术挑战。
　　三、莱茵50583技术草案对BIPV双玻组件的要求
　　四、对欧洲市场的展望，以及市场需求方面的分析。
　　首先给大家看一下目前常规的光伏组件认证。针对不同的技术，有晶体硅IEC61215，薄膜组件IEC61646，这是对两种路线组件性能的一个标准要求。对于安全标准有IEC61730、北美的ANSI/UL1703，还有聚光太阳能电池也有国际标准。这五个国际的标准，基本上涵盖了对组件的认证要求，也是目前比较成熟的，对中国的组件厂家第一次走向世界，起到了很好的帮助作用。
　　常规所谓的BIPV认证，是在相关的按照ICE7625标准进行检测。在通过了测试之后，我们还有一个必要条件就是通过功能检查，光伏专家，特别是熟悉组件工厂现场工艺的一些技术专家，会进行专业的工厂检查工作。之后，包括会在常规的每年度、每季度，进行例行工厂检查，去做维护工作。
　　接下来对于失效分析这一块，之前我本人也在去年的一些研讨会上做过这样具体的分析。大家可以看到，从莱茵上海实验室的一些统计数据来看，在过去五年里，我们完成的只是针对形式认证这一块的测试，统计有16000个，在这些样本里我们发现有500次的失效情况，会导致认证整个程序的终止，当然整个占比比之前的五年，从2005-2010年，应该说有一个很大程度的下降，也是因为我们整个材料，包括在工艺方面有了一个很大的提升，这是很可喜的。
　　但是在3.3%左右的失败率主要集中在四个测试项目，其中包括湿冻循环测试、热斑耐久测试、高低温温度循环、常规的双85湿热环境测试，这是试验失败率最高的。
　　从上海实验室的经验，我们发现从去年底到今年初的开始，双玻组件的认证开始呈现一个井喷的情况，但是从整个规模上来说，跟常规组件来比只能说有追赶的趋势。从今年开始，我们可能收集的样本空间还不足以给大家做失效性的分析。因为到目前为止才只有几百个案例。但是在之后的研讨会上，我可以给大家做更多的在双玻组件的失效情况分析。双玻组件因为有的直接放弃使用了边框，在密封性方面是有一些差别的。
　　BIPV的建筑一体化组件发展的现状
　　根据我们前几年在欧洲市场的分析数据，看BIPV光伏一体化组件，跟地面大型电站，包括一些屋顶安装的常规组件比起来，真正算得上BIPV建筑一体化的光伏组件，在整个市场上占有率还是比较低的，应该是小于1%。相信在国内也差不多这样。
　　从欧洲一些不同的情况为大家做一些具体的分析。整个欧洲对于BIPV，每个国家自己有不同的定义，因此会有不同的上网电价补贴政策。另外整个欧盟建筑标准的多样性，包括对玻璃、建筑构件、防火性能来说都有不同的要求。各个相应机构、国家对性能要求上差异较大。稍候我会为大家做一些具体的分析。当然还有一些国家会存在贸易壁垒的情况。
　　从产品设计上来说，BIPV作为一个建筑构件，由于建筑构件的结构多样性，目前并不存在标准的BIPV产品能够满足所有的建筑要求。同时可喜的是我们在欧洲的BIPV相对标准化，走在全球的前列。包括一些国家有一些专门针对BIPV的标准草案，整个欧洲我们的5083已经有标准草案出台，已经进入了最终投票。欧洲其实在指令方面已经公布了，包括对于电子安全的指令。到2013年我们又公布了整个欧盟的建筑法规，其实它都指出了一个共同的技术方向，只是这些要求目前来看还是比较多样和复杂的。
前面给大家说过，BIPV在整个市场上还只是一个利基产品，相对比较小众，在整个欧洲目前也没有一个大家都认可的标准、导则存在。对于产品这一块，包括对系统这一块，接下来我给大家着重介绍一下。
　　当然作为标准肯定是目前绝大部分厂家能够达到的一个比较低的标准，这在之前常规组件的方案中大家也能够看得出。我们也预计因为它是作为一个建筑构件，长期来说，包括在欧洲，各个国家对于BIPV一些不同的附加要求，尤其是对施工和建筑行业的一些流程方面的要求，肯定是会长期存在的。
　　草案50583对双玻组件的和要求
　　首先草案对BIPV产品，就是建筑一体化的光伏组件有一个定义。最新的草案是因为欧盟发布了CPI，就是我们的建筑产品法规。这样BIPV的光伏组件必须是要满足建筑指令法规的定义，它是作为建筑材料的一部分，而且它作为建筑构件的话，一旦被移除是要被其他的建筑组件所替换的。这样我们定义是BIPV。
　　BIPV产品会有多个功能，我只是罗列了一部分。首先它要有足够的机械强度，以及保证建筑结构的完整性。二是要应对主要气候的影响，包括雨、雪、冰雹等一些自然灾害的影响。在风雨这块，其实大家也知道对我们现有的组件标准这块也都有设计，当然在风雨这两个因素叠加的时候，目前我们的标准还没有，稍候我会给大家做具体的这方面的介绍。
　　作为BIPV，我们还要考虑能源的经济性，就是考虑到它在采光和隔热上的要求。当然采光和隔热有时候是相矛盾的，怎么做好这样的平衡？这也是它的一个主要功能性的要求。当然非常重要的也是在整个要求上会有很大差别的就是我们的防火测试。其余的应用在我们建筑上，包括高架的隔音板，它有一个抗噪音的能力，这也是一个比较重要的功能。
　　接下来给大家介绍50583的要求。它分成五大类，我个人总结主要是根据以下三个我们考核的指标去进行的区分，一是安装的角度，其中一个重要的分界点是对于0-75度，我们认为水平倾斜安装；超过75度到90度就是垂直安装。二是考虑在建筑物内是不是可以触及到光伏组件，这也是一个重要的考核指标；最后它是建筑物的一部分，还是建筑物附加的一部分，比如说雨棚、护栏这些额外的结构。
　　我这一面给大家展示的，当中的是标准截图。A类和B类相同点都是0-75度，也就是倾斜安装的要求，一般是用于屋顶。它的唯一区别，A类建筑物内是不能够触及到的，它跟保温材料和防水材料做成一个完整的建筑构件，包括大家看到我们的天花板就把它隔断了。B类是头顶架空的，这种应用非常好看和美观，而且满足采光的要求。当然我稍候会给大家介绍，它在安全性上会有额外的顾虑，这个是可以触及到的。
　　接下来我们看C类和D类，C和D类超过75度到90度，那我们就认为它是接近于垂直安装的情况，C和D的区别也在于C是我们的建筑物内不能够触及到的，D类是可以触及到的。一般应用来说D类就有点像常规的幕墙。
　　还有一种额外的分类是E类，就是建筑物外集成的，比如像护栏，包括遮雨棚，或者建筑物的装饰带，它在安全或者标准和性能上的要求，也会有很大的不一样。
　　为了帮助大家理解，我正好在网上看到了这样一个图，这个我就借过来给大家用一下，让大家更好理解。它把ABCDE做到一张图上，让大家可以很直观的看到。
　　接下来给大家介绍一下BIPV的要求。一是屋顶的集成以及外立面的安装。在分类的时候分别是A类，还有C类和D类，不包括B类屋顶架空的这种。B类相对比较危险一点。这一类比如说屋顶的瓦片式组件，这个TUV莱茵做得比较早了，我记得在2007、2008年其实国外的厂家也开始做这样的尝试。当然由于设计上的缺陷，也是经过了比较长的时间，最后获得了整个测试通过的情况。在瓦片结构上来说它作为一种建筑一体化，是要保证正常的对水的疏通，让水及时的排出，这是一个很高的要求。
　再有要保证热量跟湿气的传导。作为一个建筑材料，我们在所有的消防，也就是防火安全是非常重要的。然后我们作为屋顶包括外立面，对整个机械载荷方面的，包括产品自重的对整个建筑物的构成也比较重要，包括跟建筑物的保温层，跟其他建筑材料相匹配的一些结构，如何进行协调。
　　接下来是我们对防腐蚀的要求，因为作为这种建筑一体化的BIPV，它可能要远远超过常规组件的25年质保要求，它的防腐也要高于一般的组件。最后两个就是可靠性和寿命，还有就是隔热跟隔音方面的表现。
　　第二个方面就是屋顶架空，当然屋顶架空也有很多的好处：一是可以采光、美观，同时由于它的特殊要求，这个在前面的分类里面是B类，还有一种外立面的，这是外部集成的E类。这两种它都有一些通用的要求，一个是它在安装方式上、家居的位置，负载能力，同时在安装好之后要保证它足够的室内的通过性，这都是对它技术方面的一些挑战。
　　二是引入了夹层安全玻璃的概念以及相应的标准，稍候会给大家具体对夹层安装玻璃在欧洲所设计的测试标准做一个简单的介绍。
　　三是防火以及相对的耐温作用。同时作为B类和E类，它由于一个是可能一部分在室内，一部全部不在室外，所以它在温度特性方面有非常大的区别，这是在我们设计的时候需要考虑到的。
　　前面讲到夹层安全玻璃，其实在欧洲的一些地区，比如说像德国，它有额外的保护，防止头顶的组件一旦碎裂之后对人员的一个伤害，它允许额外有可以架设间隙小于40mm的轴承网格作为保护。
　　这样额外的案例分析也是我本人碰到过的，在前几年京沪高铁通车之前，我们也是有幸作为技术支持以及电站评估，参与了国内一个高铁站的建设。我们的客户在之前的第一个方案是要把它做成B类，也就是头顶架空的，分别有在高铁站内的候车区，有两条头顶架空，我们能够清楚的看到头顶的光伏组件，用的是双玻组件安装。
    当然因为京沪高铁也是我们第一条国内的高铁，很多标准我相信在当时也不是非常的明确。最后的结果是在到了安装阶段，铁道部就否决了这样一个设计，他认为首先这不是一个大站，是一个当中会有列车高速通过的车站，那么在列车高速通过的时候，它对于震动和整个风压的承受是很大的，他不允许使用B类，我们客户这些组件都生产好了，还是比较大规模的，所以这个可能大家最终就无法看到了。其实在市场推广上对大家是一个损失。
    所以对建筑初期我们一定要了解当地的一个法规，以及各个部门对于法规的要求。我相信当时是有特殊情况，我们高铁是赶着上马。其实我后来在虹桥的时候我就发现虹桥站上面就可以装这个东西，我也有点疑惑。后来想想因为虹桥站是终点站，所以它的列车是低速驾驶通过。这是给大家简单地做一个展开的介绍。
　　还有一块也是我个人比较喜欢的，就是我们的一些BIPV在做一些隔音以及隔热上的一些应用。因为我本人来自上海，上海这么多的高架道路上，都用N型的双面组件，一个是解决噪音扰人的问题，二是对于上海清洁能源贡献非常好。作为这一类产品它有它产品的特殊要求，可以发电又可以作为噪音的防护；第二个是应用在一些桥梁，以及在一些隧道的入口。因为隧道入口有点类似于高铁站，它在车辆高速通过的时候会造成对它进行动态的风压，也是不一样。抗老化腐蚀的要求大家也清楚，防火同样也是。
　　这里着重给大家介绍一下接下来两个我认为是对于这类产品的设计当中要重点考虑的。一是开车的朋友我们行驶在高速公路上，经常我们的挡风玻璃会被石子给弹裂，在高速公路旁边，包括我们的高架道路旁边有隔音保护的话，轮胎带起的石子对于组件的冲击应该说是比较致命的，因为我个人的挡风玻璃曾经碎过，抗冲击正是对这类产品一个特别的技术要求。二是在北方严寒地区，不论是国内还是国外，我们在冬季为了出去，保证高速的道路同行，我们是要喷洒冰盐的，这无论是对于边框还是组件的腐蚀也是非常大的，客户也到我们这边申请盐雾防腐蚀的认证，这方面我们对盐腐蚀能力也有比较特殊的要求。
再给大家介绍就是前面给大家说的这种当风和雨叠加效应的时候，跟普通的防水或者风压测试是完全不一样的要求。我们在现有的标准，无论是6115还是61730的常规组件认证中，目前能够跟风雨扯上边的就是喷淋测试，从莱茵来说我们目前没有碰到过失败的案例，但是我小时候有一个经历，有这样的房子，有瓦片结构的，有一次正好是刮台风，狂风大作，那晚上我也挺害怕的，屋里就开始漏雨，漏得很严重。我当时可能以为整个屋顶已经被风给掀翻了，结果第二天早上出去一看，这些屋顶瓦片完好无损。后来学了物理才知道，雨水会在飓风的作用底下会不完全遵循万有引力，它会倒着流。
　　我们在莱茵有一个草案，在这块也有测试平台，我相信在座的客户也已经做过我们这类的测试。大家可以看到左下角这张图，这就是我们全新设计的平台，它不仅可以模拟BIPV的安装角度，同时还可以调节雨量和风速，看BIPV作为瓦片式的，它对风雨叠加效应的一个抵抗能力。大家有兴趣的话，稍候我们可以给大家做更多的讨论。
　　防火这一块也是重中之重了，其实大家有看到61730最新的第二版，它里面对防火有一个全新的解释。过去我们在一段时间内其实也是可以接受客户不做防火测试的。其实现在61730的这样一个改变，应该说跟我们当初的认可是不谋而合的。目前哪怕是在欧洲，各个国家都没有统一防火的标准，包括现在有ENV，就是欧洲的一个预备标准，它也罗列了四种不同的方法去定义。
　　除了我上面给大家介绍的这些产品的使用情况以外，再稍微花点时间给大家做额外的介绍。
　　一是抗噪音的程度。无论是作为建筑幕墙玻璃，还是高架上的隔音板的应用。到底它能够阻挡多少噪音的程度，这可能是我们在未来要去研究的，以及给大家推出的这样一个认定标准服务。
　　二是风压的静态载荷，对于BIPV应用这一块，它对于普通的应用它的要求更高。
　　三是倾角对雪载的影响。
　　四是反射参数，也有光污染。前几天也有客户跟我提出来，说他们在国外某个机场附近安装的光伏电站，可能会在当地有这样的投诉，会在某个角度对驾驶员产生反光的驾驶情况。包括在城市里面，如果想装一个小系统，是否有可能受到邻居的投诉，就是光污染的情况。
　　之后其实我们莱茵在整个欧洲，包括在国际上、国内，我们也积极参与这方面标准的工作，大家有相应的需求也可以及时跟我们说。
　　对于欧洲市场未来在BIPV的一个展望
　　一是我们的标准化工作在欧洲来说起步得比较早，当然这种对于BIPV的要求，从标准定义来说应该是一个比较低的要求，但是大家现在都能够做到。基于不同的要求因为是作为一个建筑构件，BIPV在不同国家有不同的要求，及不同的认证情况，在各个国家这种不同的需求应该是长期存在的。
　　我们目前常规的IEC认证其实覆盖了BIPV这种产品，当然因为它同时也是建筑材料的一部分，怎么与建筑材料以及整个建筑物它的相互作用，以及它在结构上的互相作用，我们需要一个这样的针对BIPV的认证，去满足客户的疑虑。
　　我们现有最低的、对于欧洲已经有了相应的指令和法规，同时BIPV毕竟是光伏发电的一个产品，我们要增加的就是对于电气方面的一些性能要求。
　　莱茵希望能够推出这样的BIPV认证服务，满足这些要求。主要是能够增加这类产品对消费者的透明度。莱茵作为整个光伏检测方面的先行者，也是一个领导者，我们在传统的光伏组件的
　　认证方面，应该说是在未来做得非常不错。也因为我们的常规光伏能源认证，带动了国内的很多厂家走出国门，走向世界。针对刚刚兴起的双玻组件其实是有些关联，或者说N型的双面电池组件应用，我们希望能够推出这样一个被大家广泛认可的认证服务。当然我们TUV莱茵一家在推进工作的时候，应该说是相对势单力薄，所以我想请我们的众多厂家包括同行，跟我们一起来建立这样一个认证的体系。我相信，这样一个认证体系如果建立起来的话，会对整个BIPV和双玻组件的未来市场，有一个很大的激励作用。