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近年来,海上光伏在国家和地方政策引导下,正在不断的探索大规模应用的可能性。凭借着我国漫长的海岸线,海上光伏有望发展成为既大型地面电站和分布式电站之后,光伏第三大应用场景。但目前尚无海上光伏组件测试的国际或行业标准,为此鉴衡发布了CGC/GF 241:2024《海上光伏组件可靠性评估技术规范》,填补标准空白。

海上光伏组件可靠性

海上光伏组件面临着错综复杂的环境风险点,主要概括为如下四个方面:
通过识别海上光伏组件在强腐蚀、高湿度、大风载、多海鸟等四个方面的可靠性风险,我们针对性的制定出一套现阶段行业内最全面的海上光伏组件长期可靠性测试序列。
为了验证海上光伏组件的可靠性,需要进行强腐蚀试验、高湿度试验、长期热斑试验、大风载试验。
01

强腐蚀试验

02

高湿度试验

03

长期热斑测试

04

大风载测试

强腐蚀试验中

涉及交变盐雾8、加严PID、静载、海上浸泡等复合测试。强腐蚀测试目的是评估抗盐雾及对PID、机械性能影响。海上是强腐蚀环境,可能导致组件各个零部件发生腐蚀,一旦腐蚀影响到组件的密封性,会导致电池片快速腐蚀老化。

高湿度试验中

涉及加严DH2000、DH后与PID和UV的复合测试。其目的主要评估组件高湿环境下受到的影响。高湿度、高紫外环境会破坏玻璃和胶膜,同时破坏粘合剂的密封性,导致最后电池片被水汽腐蚀。

长期热斑测试中

主要考虑海洋靠近陆地边缘,海鸟较多,海鸟鸟屎落于组件上导致热斑,且难以清理。该测试主要评估鸟屎导致的长期热斑能力。在水上光伏中,鸟粪会导致热斑,短期会降低组件发电功率,长期以往可能导致组件燃烧,会对电站造成严重威胁。台湾2012年在高雄永安盐滩地兴建了一座光伏电站,就受到了鸟屎严重污染。

大风载测试中

涉及风洞测试、低温静载+DH复合测试、疲劳载荷测试等。其测试的目的主要评估组件的不同环境下的机械性能、边框安装位置处的疲劳机械载荷能力。大风载测试可以有效评估海上光伏在飓风条件下可靠性,为业主、组件厂、保险公司提供数据支撑。从海上光伏落地以来,经常出现台风破坏漂浮光伏电站的案例,例如2019年9月9日,第15号台风“法茜”登陆日本,燃烧的光伏组件数目约50块。仅在两周后,第17号台风“塔巴”又以平均风速40m/s袭击了日本九州地区,摧毁了2.4兆瓦Shintaku Tameike水面漂浮光伏电站。

材料端测试

海上光伏封装材料可靠性

海上光伏封装材料可靠性(材料端测试)是评估光伏封装材料在海洋环境下,材料在高温高湿强紫外的条件下所受到的影响,包括胶膜硬化和色变。好处是通过对材料端的评估,可以补充组件端的测试,对组件评估也更加具有参考性。

海上光伏封装材料包括玻璃、胶膜,边框。除了组件端的测试外,可以进行针对性的材料端测试。

  • 对于玻璃测试:太阳光有效透射比、抗冲击性能检测、弯曲性能测试、落球测试。
  • 对于胶膜测试:黄度指数 YI、剥离强度。
  • 金属边框测试:硬度测试,材料蠕变测试、全浸试验、半浸试验和、间浸试验。
材料端测试

海上光伏复合边框可靠性

海上光伏复合边框可靠性(材料端测试)。海上光伏选用复合边框材料,可以有效降低海洋高温高湿环境对金属边框的强腐蚀现象,同时具有避免接地、降低爆板率、高性价比等优点。但是复合边框也存在机械强度和受UV照射的影响的问题。 所以需要针对性的可靠性检测,其检测主要分为:

一、材料初始测试:

边框涂层外观、尺寸参数、拉伸强度、拉伸模量测试、体积电阻率(本体)、热膨胀系数、防腐性能测试、防火和绝缘测试。

二、材料耐候性测试:

涂层耐候性:承受水汽、紫外、温度、腐蚀后的黄变及光泽度,再看是否存在脱层及粉化;类似ISO12944;
涂基体耐候性:承受各类测试后的强度保持率,及失效机理探索;
角键耐候性:不同材料的匹配性及拉拔力保持情况。

复合边框可靠性验证的好处是:在充分利用复合边框优点的同时,避免复合边框的不利影响。目前市场上运用最广泛的还是铝合金边框,复合边框因使用率低所以存在诸多不确定因素,所以更需要对其可靠性进行评估。


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海上光伏支架材料可靠性(材料端测试)

海上光伏支架材料可靠性(材料端测试)是评估光伏支架材料在海洋环境下,对光伏组件支架材料成分、防腐蚀进行可靠性评估。在高温高湿高盐条件下,金属支架极易受到腐蚀,在大风载环境中,腐蚀后的支架更易发生断裂。所以对支架材料可靠性评估测试非常重要。具体标准参考NB/T 10642-2021。光伏支架检测包括:

支架的外观和尺寸试验

支架的外观和尺寸试验

成品化学成分分析(参照GB/T20975测试要求)

成品化学成分分析(参照GB/T20975测试要求)

拉伸试验

拉伸试验

防腐层涂层厚度检测(参照ISO 12944-6测试要求)

防腐层涂层厚度检测(参照ISO 12944-6测试要求)

夏比摆锤冲击试验

夏比摆锤冲击试验

弯曲试验

弯曲试验

海上光伏支架材料可靠性测试的好处是复杂的海洋环境下,对光伏支架的长期稳定性给出材料方面的测试依据,避免在实际运用过程出再出现问题,导致较大的损失。

海上实证

验证近海滩涂安装的组件在一年完整周期内的真实发电量表现,明确海面反射以及较低的组件运行温度所可能带来的发电量增益;
三门海域台风多发,检验海上光伏组件真实的抗台风性能;
综合评估海上光伏组件在高盐雾、高湿度、长期热斑以及PID等环境应力下的可靠性,为发电集团进行海上光伏项目的设备选型、组件制造商进行组件设计优化、材料供应商进行材料验证及改进等提供重要依据。
三门 · 亚热带季风气候