光伏空调系统：让天空更蓝、大地更绿

马铭阳

光伏直驱变频空调系统是一种集成太阳能光伏发电、中央空调、能源信息智慧管理于一体的创新系统，实现了可再生能源与空调技术的颠覆创新，开创了中央空调的“零能耗”时代。

2018年1月，美国亚利桑那州凤凰世贸中心大楼。随着一阵热烈的掌声响过，中国格力电器与美国凤凰世贸中心顺利签署协议。在场的珠海格力电器新能源环境技术研究院院长赵志刚异常兴奋地说：“我们希望在这个地方见证中国‘智造的崛起！”由他主持研发的光伏空调系统能够在“全球标准最严格的空调市场之一”的美国签约“落地”，更加坚定了他们格力技术团队及光伏空调系统新产品走向世界的信心。

美国凤凰世贸中心项日占地面积60万平方米，全部使用格力自主品牌光伏空调系统，总冷量超过4200冷吨，以每年可发电1050万千瓦时计算，30年综合减排效益达1500万元……

如今，格力光伏空调系统产品频频亮相世界舞台，中标凤凰世贸中心项曰仅是冰山一角。事实上，格力的光伏直驱变频空调系统早已成为广受认可的“明星”产品，而以它为基础构建的局域能源互联网系统也将为未来的能源变革贡献自己的力量。

一

说格力光伏空调系统是一颗闪耀的“明星”，一点也不为过。

2013年，格力光伏直驱变频离心机组成功面世，凭借光伏直驱高达99 040/J的利用率，“光伏直驱变频离心机”被专家组一致认定为“全球首创”“国际领先”，从此开肩了中央空调“零电费”“零污染”“零浪费”的新时代。

谈及当初为何研发光伏空调系统，格力电器董事长董明珠坦言：这其实源于早些年的一句“戏言”。

“记得2012年时，在北京遇到了雾霾，别人对我说：‘董明珠，你发财的机会来了。我问为什么，对方回答：‘做空气净化器啊！”董明珠认为，这同然没错，空气里有雾霾，威胁到人们健康的时候，确实应该去解决问题。

但是如何从根本上解决雾霾问题呢？董明珠认为，人类生存的环境如何？人类需要什么？这才是一个企业应该考虑的问题。“我们不能仅为了这个市场、为了企业赚钱来思考这个问题，我们企业思考的思路是从有利于整个人类可持续性生存的角度去考虑的。”

在其位、谋其职、从其业。这时的董明珠就设想：“可不可以研发一种空调，能从源头上杜绝污染，甚至变消耗能源为创造能源。”她思索再三，决定立足企业自身进行创新，提出了把光伏发电和空调用电相结合的设想，并找到研发部门交流了想法。

不久，格力随即组建了一支包括经验丰富的市场调研与产业研究专家、光伏及空调技术专家、质量管理专家、市场运维专家等在内的跨专业研发团队。他们以改善人类赖以生存的环境为己任，奋力攻关，研究光伏空调系统的能量转换、传输、调配等关键技术，通过研制光伏直驱变频空调系统，解决光伏输出直流电直接驱动空调及直接并网等技术难题。他们用实际行动践行一个自主创新型企业的社会责任。

“将空调与光伏接合起来，是很大的一个技术难题。”格力研发人员忆起项曰起步时，如此表示，“我们觉得董总的想法很好，但光伏空调系统我们从来没做过，也从来没有人做过，有很多技术问题还待解决，没有可借鉴的经验，有老虎吃天的感觉。”

但董明珠却不这样认为，她有自己的想法：“技术创新的意义就在于去探索‘无人区，去改变、去突破，不能因为没有人做，我们就不敢做。这个世界上，总有人在创新，为什么我们不能？”

项目确定下来后，董明珠非常关注研发进程，经常与研发人员一起加班，一起开会讨论，了解项日具体进度，遇到了哪些困难，和研发人员一起想办法解决。据研发人员回忆，“那段日子大家都很辛苦，董总一直在鼓励我们，随着一项项技术的突破，我们渐渐有了信心，后来大家都憋着一口气，一次次尝试，一次次失败，再一次次突破……”

二

2013年7月6日，是格力光伏中央空调系统诞生的日子。在攻关4年之久、历经386次故障排除、500多次烧毁电机、损失数千万元后，光伏直驱变频离心机系统项曰终于成功，董明珠的大胆设想变成了现实。

那一天，在一股太阳能直流电压的作用下，重达28吨的光伏中央空调缓缓启动。与此同时，一股强劲的光伏电流缓缓注入珠海市区城市电网。空调机组、光伏电能、公用电网第一次实现了人们梦寐以求的能量自由流動、无缝对接、一体化监控和自动化管理。

“成功了，我们成功了！”那一天，终于迎来奇迹的格力工程师们个个热泪盈眶，闻讯赶来的员工们人人欢呼，奔走相告！

“这是改变世界的一天。”将可再生光伏能源与制冷设备结合在一起的梦想终于实现。中国制冷空调工业协会秘书长张朝晖评价说，利用太阳能直流电直接驱动空调，发电与用电在这里实现自如切换，必将极大地节约地球上的化石能源消耗，极大地缓解围家电能供应短缺的局面。

2013年12月21日，广东省科技厅为格力电器举行重大发明成果鉴定会，权威专家一致认定：格力光伏直驱变频离心机系统结合传统中央空调和新能源光伏产业，通过关键技术的创新，实现了多项突破。

一一解决太阳能直接驱动空调相关应用问题，提高光伏能利用率约6%～8%;

一一直接对光伏直流母线进行MPPT控制，自动寻找到光伏电池的最大功率点，最大限度地利用光伏电池;

一一全直驱并网，实现公用电网、光伏系统与空调机组的无缝对接，能量在公用电网、光伏系统和空调机组三者之问自由流动;

一一实现光伏与空调一体化监控和自动化管理，达到无人值守和集中监控的曰标。

不仅如此，2014年，格力技术团队又研发出了光伏直驱变频多联机产品，将光伏在空调系统的应用进一步拓展。

2017年9月1日，在备受瞩日的德国柏林国际电子消费展览会（IFA）上，格力G-IEMS局域能源互联网系统面向全球发布。这一融合了高效发电、安全储电、可靠变电、高效用电、实时能源控制、能源信息集中管理、轻量化交互的完整生态系统，将有力促进全球能源产业向着清洁化、智能化迈进，打造网络化的能源新世界。

在发布会上，德国科学院院士、诺贝尔奖预选工作组成员Leo Lorenz教授表示：“格力G-IEMS局域能源互联网系统的成功研发，对于世界节能减排事业意义重大，将推动节能减排迈向新台阶。”

2018年5月，经权威专家组鉴定，格力“空调光储直流化关键技术研究及应用”达到“国际领先”水平。该技术实现了新能源与空调深度融合，空调的直流化、能源信息化以及精细化管理，使光伏、储能与多联机相结合。

中国工程院院士汀亿表示：“格力这项技术的突破将有可能改变建筑的用电模式，它提供了一种高效安全可靠的供电方式，可以解决现在可再生能源储电和末端用电二者的不匹配性问题，使我们更好地利用好清洁可再生能源。”

三

格力光伏空调系统一经问世，便凭借其显著的节能减排效果，相继安装采用并拿下上海交通大学、西安中大国际、汀苏光电研究中心、伊朗德黑兰大学、沙特达曼办公楼、旧金山农场、曼谷7-11商店等多个国内外样板工程。

相关资料显示，格力光伏空调系统已被广泛应用于24个国家和地区，搭建了超过6000套光伏空调系统，全面覆盖中东、北美及东南亚等气候区及工厂、学校、楼宇、农场等多种场所，取得了良好的经济效益和环境效益。

沙特达曼办公楼采用格力光伏直驱变频离心机设备1台，及光伏直驱变频多联机设备20台，总光伏装机容量100kWp。经过测算，每年可发电14.85万千瓦时，30年节约电费可达446万元;环境效益方面，该项曰可以减排二氧化碳3648.93吨，减排二氧化硫33.68吨，减排氮化物9.82吨，减排粉尘21.05吨，综合减排效益达到159万元。

旧金山农场项目共采用126台格力光伏直驱变频多联机设备，总光伏装机容量达到了321.75kWp。经过测算，该项曰每年可发电39.08万千瓦时，30年节约电费可达1172.4万元;环境效益方面，30年可以减排二氧化碳9601.99吨，减排二氧化硫88.63吨，减排氮化物25.85吨，减排粉尘55.4吨，综合减排效益达419万元。

泰国曼谷7-11商店项曰采用2台格力光伏直驱变频多联机设备，光伏总装机容量为12kWp。经过测算，整个光伏系统可以实现每年发电16325千瓦时，30年可节约电费约48万元;环境效益方面，30年共可以减排二氧化碳401.12吨，减排二氧化硫3.70吨，减排氮化物1.08吨，减排粉尘2.31吨，综合减排效益达18万元。

业内人士表示，格力电器将太阳能与空调机组结合起来，可直接利用太阳能供电，提高了太阳能利用率，达到了优化建筑能源配置、降低建筑能耗、减少二氧化碳排放量的曰的，经济效益和社会效益均十分可观。

2018年1月，格力与位于美国亚利桑那州的凤凰世贸中心签署协议。该中心将全部采用格力自主研发的光伏空调系统系统。中标凤凰世贸中心项曰，更是让格力光伏空调系统又“火”了一把。

据悉，该凤凰世贸中心的面积相当于84个标准足球场的大小，使用格力光伏空调系统设备总量超过1200台，光伏板装机容量超过6.7兆瓦，项日总冷量超过4200冷吨。经测算，凤凰世贸中心采用的格力光伏多联机，每年可发电1050万千瓦时，30年节约电费可达数千万美元。此外，该项目可减排二氧化碳8600吨、二氧化硫72吨、氮化物33吨、粉尘56吨，综合减排效益超过200万美元。

众所周知，美国是“全球标准最严格的空调市场之一”。近年来，光伏空调系统在全球市场的需求增长强劲，美国市场已经成为全球增长最快的太阳能光伏市场之一。凤凰世贸中心使用格力光伏空调系统无疑将带来较好的示范效应。

格力电器由此成为全球范同内首家完全掌握光伏直驱变频空调系统核心技术并实现量产的企业，及首家将光伏永磁同步变频直流离心机组和光伏多联机组实现产品应用和示范的企业。

四

格力光伏空调系统何以如此备受青睐？

在董明珠看来，一切皆因技术创新，“你可能会说格力空调现在已经是世界上最先进的技术，比别的空调节能400%，但别忘了还有60%的空间。我们必须在这个领域里进行颠覆性的技术突破。只有掌握核心科技，才能立于不败之地。”

格力人是这样说的，也是这样做的。经过历时4年多的不懈努力，“光伏直驱变频离心机系统”将永磁同步变频离心机技术的创新和应用提升到一个全新的高度一一

发明光伏直驱变频空调技术，将光伏直流电直接并入变频空调机载换流器的直流母线，相比传统的光伏发电+变频空调模式省去了上网和供电时进行交/直流电转换的能量损耗，提升系统效率6%～8%。

首创三元换流技术，建立了光伏发电系统、变频空调负载和公用电网三者之问的三元换流模型，实现了电能在直流侧双向流动、多路混合。系统可实时切换五种运行模式，电能动态切换时间小于lOms。保证系统在任何能量变化的情况下都能稳定运行。

针对光伏发电的不稳定变化，提出了新型动态负载跟踪MPPT控制技术，集成MPPT控制功能和DC/DC稳压功能，实时跟踪并控制光伏发电为功率最大化状态，并实现离心机对光伏电能的優先利用。

首创PAWM交错控制技术，能实时响应光伏电压的快速变化和变频空调负载的动态需求，实现变频压缩机调频调压的自适应控制，保障系统的稳定和可靠运行。

业内专家表示，未来空调的发展路线一个是节能减排、一个是智能化，这其实也是制造业的转型方向。格力的“光伏直驱变频离心机系统”将光伏发电与空调系统有机结合在一起，实现了传统空调的能源革命，更是颠覆了人们对于空调作为“电老虎”的传统认知。格力电器拥有诸多行业首创优势，无论是光伏直驱变频离心机系统，还是获得国家科技进步奖的1赫兹变频技术，都使其保持着强劲的产品竞争力。

这些成绩的取得，都离不开对技术研发持续地投入。重视技术创新，也是格力一直以来的传统。

“格力对于研发资金的投入，真的是没有上限。”据格力研发人员介绍，仅2017年，研发投入就达到57亿元。经过多年沉淀积累，曰前申请专利49431项，其中发明专利22945项。在国家知识产权局排行榜中，格力电器排名全国第六，家电行业第一。现拥有24项“国际领先”技术，获得国家科技进步奖2项、国家技术发明奖1项，中国专利奖金奖4项。

众所周知，工业、建筑、交通是我国能源消耗的“三巨头”。中央空调又是“三巨头”中的“巨头”，其运转耗电量极其巨大。相关数据显示：中国建筑总能耗约占社会终端能耗的30%，其中空调暖通系统能耗占到65%，这对日益紧缺的能源和环境存在巨大的挑战。

而格力光伏空调系统不仅能直接降低电力需求，并在有盈余的情况下给市政电网输入电力，同时减少氮氧化物等污染物的排放。“如果可以将现有的空调暖通系统产品替换成光伏空调系统，节能减排的效果将会更加明显。”董明珠坦言。

“格力要做百年企业，社会责任是我们首要的考察标准。不破坏环境，尽可能减少资源消耗，这是一个优秀企业应该自觉承担的不可推卸的社会使命。”董明珠最后告诉记者：“格力将以‘让天空更蓝、大地更绿为己任，不断致力于通过自主创新打造更多环境友好型产品，为推动全球能源结构升级、实现人类可持续发展不懈努力。”