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&光伏幕墻安裝節點圖
應用于BIPV項目中的碲化鎘發電玻璃建材產品需嚴格執行建筑行業的安全標準要求，在強度上需達到實驗值的3倍安全系數，并額外考慮風荷載的1.5倍安全系數，總體安全系數高達4.5倍。長期荷載作用下，還需額外考慮2倍安全系數，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《建筑幕墻》GB/T 21086-2007第6.2.1條規定，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電站的相關規范，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），據不完全統計，在同等級別的臺風襲擊下，未遵循建筑安全規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能要求。這些標準對玻璃的厚度、強度、撓度等參數都有明確的規定，從而確保了BIPV項目在極端氣候下的穩定性和安全性。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《建筑玻璃應用技術規程》JGJ 113-2015等規定，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程》第7.1.1條還規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，以確保光伏系統及建筑物的安全，但在實際操作中，由于缺乏建筑行業的嚴格規范，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規范設計和安裝，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能夠保持穩定的發電性能，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，具有更高的經濟效益。
▲ 某光伏采光頂項目的碲化鎘發電玻璃結構圖及安裝節點
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未來發展趨勢。遵循建筑行業標準，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范以應對未來氣候挑戰。展望未來，技術革新與政策推動將助力BIPV拓展市場，成為行業新增長點，有力推動綠色、安全、可持續能源體系的構建。
