探寻深圳前海冰雪世界项目背后的科技奥秘

来源：科技日报

科技日报记者 马爱平

在深圳前海，一座造型独特的冰雪主题建筑正式亮相。令人称赞的不只是其内部的冰雪世界，更是屋顶——它并非普通的金属屋面，而是一套能高效发电、与建筑美学融为一体的高性能光伏系统。近日，科技日报记者跟随“高质量发展看国企”科技创新专题调研交流活动走进远东绿能科技（广东）有限公司（以下简称“远东绿能”）建筑光伏一体化（BIPV）标杆项目——“前海冰雪世界”项目。

前海冰雪世界项目的屋顶光伏改造，始于一个近乎矛盾的技术挑战。“项目初期设计并未考虑光伏，其金属屋面承重能力仅为每平方米20公斤。然而，深圳作为沿海城市，建筑须满足高达9.1千帕的防风压标准。”远东绿能副总经理王法智介绍，按照常规建筑光伏一体化设计方案，满足此风压的玻璃组件重量可达每平方米60公斤，远超屋顶承重极限。

“此前曾有台风掀翻机场屋顶的案例，作为重点工程，安全必须万无一失。”王法智回忆，面对承重与抗风的双重压力，团队开启了技术攻关。

常规的加厚板材方案行不通，只会增加重量。“团队最终创新性地提出了‘0.7毫米不锈钢板瓦楞结构’解决方案。”远东绿能产品研发经理黄剑介绍，团队将不锈钢板沿屋面短边方向轧制成瓦楞状，这一巧思相当于将整个屋面分割为多个独立加强的小单元，提升了结构强度和抗风揭能力，同时完美保持了材料的轻量化特性。配合纵向增设的多个固定点，团队在承重极限内，为屋顶披上了一层坚固的“发电铠甲”，破解了在轻型屋面上实现高抗风性能光伏铺设的难题。

结构创新解决了“安得上去”的问题，光伏建材的美学与性能统一，则解决了“如何好看又好用”的行业痛点。“前海冰雪世界的屋顶没有采用传统光伏板的深蓝色或黑色，而是选用了与建筑环境更融合的浅蓝色与白色拼接方案，并通过微米级彩釉工艺嵌入品牌标识，使光伏屋顶本身成为一道城市景观。”黄剑说。

这背后，是一项关键材料技术的突破——高性能外表面釉料的自主研发。“传统装饰用彩釉玻璃多将釉料做在玻璃内表面（夹胶），以保证耐久性，但这无法满足建筑光伏一体化对外观质感的高要求。为了达到外表面施釉且兼具透光性、耐候性的目标，团队曾寻求国外先进技术合作，但发现其产品无法实现有效透光。”黄剑说，“我们想要的是在外表面、质保长、还能透光的釉料，这本身是矛盾的。合作未果后，团队决定自主攻关。”

研发过程充满挑战，窑炉温度过高，玻璃会软化变形；温度偏低，釉料无法熔融牢固，易褪色。历经多次测试与工艺调整，团队终于掌握了从釉料配方到烧结工艺的全套关键技术，研制出能实现“透光不透明”效果的专属釉料——既能完美呈现设计色彩与纹理，又能让光线有效穿透，被下方的电池片吸收。这项从0到1的突破，为建筑光伏一体化产品的建材化、美学化扫除了关键障碍。

采用浅色系釉料，通常会降低光伏组件对光线的吸收，影响发电效率。为了弥补这一“美学损失”，团队在釉料上再施巧计：创新性地增加了蓝色点状镂空设计。这些微孔结构在不影响整体视觉效果的前提下，显著增加了透光面积。

“正是这一设计优化，使得该项目的光伏组件转化效率从基础的17.5%提升至20%。整个屋顶3.5万平方米的光伏面板，总装机容量达到约6.4兆瓦，预计年发电量从576万度跃升至633万度，可满足项目自身约20%的年运营用电需求。”王法智表示，这意味着，美学与发电效率在此实现了协同增益，而非此消彼长。

（受访者供图）