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2024-06-03
近年来,美国国内光伏电站自然事故频发,引发了巨大的人身和财产风险,同时也造成了能源供应中断的现象。据相关信息显示,美国FEMA(Federal Emergency Management Agency)联邦应急管理署提议修订国际建筑规范的S76-22法案,欲将地面安装光伏的风险类别从风险类别I类提高到风险类别IV类(最高级别)。
不难看出,光伏组件的可靠性已受到越来越频发的灾难性天气的挑战。而美国对光伏电站的这一“新定义”意味着今后光伏组件结构系统的风荷载能力至少需增加50%,逆变器等输电设备的负载能力需增加20%,同时需要大幅提升抵抗更大尺寸冰雹侵袭的能力。因此,对太阳能支架和各组件材料的性能提出了更严苛的要求。
类似的光伏电站事故不单单只发生在美国。据多家媒体报道:2018年,广东、河北、山东、吉林等多地光伏电站受大风天气影响,损失惨重;同年,安徽某光伏电站发生火灾,组件损毁严重;2020年,贵州某光伏电站遭受鸡蛋大小的冰雹袭击,大量组件出现了明显的破裂破损;2021年,通辽市某光伏电站遭受长时间暴雪,出现不同程度的坍塌。更有甚者,国内百兆瓦的光伏方阵被大风摧毁,组件飘飞、边框撕裂、支架脱落,绝大部分光伏组件均有不同程度受损,部分受损严重的光伏组件则几乎“腰斩”,损失惨重。
更低的LCOE一直是光伏行业追求的目标。就光伏组件而言,出于降低原材料成本,降低运输和安装等成本的考虑,双玻组件只能使用更薄的半钢化玻璃(2.0mm),从而带来了组件的抗冰爆及自爆等问题;这其中最突出的问题则是双玻爆裂问题,组件无论是外部应力还是内部应力导致的玻璃爆裂问题,是光伏组件安装及运行维护的潜在风险点。
双面时代,针对以上问题和风险,能够实现稳定、安全、可靠发电的组件迫在眉睫。。笔者对比了多家组件产品,目前中来推出的N型全钢化(双面单玻)组件一站式封装方案,采用2.8mm/2.5mm全钢化玻璃、双EVA胶膜/EPE+EVA胶膜、TOPCon电池、透明网格背板、钢边框封装而成。该封装方案制作成的组件,在重量上要比双玻组件减轻17-20%,同时可以降低玻璃爆裂风险。 在性能上,更是有“三低”、“四抗”独特优势(“三低”即低温度系数、低工作温度、低热斑温度;“四抗“即抗风、抗雪、抗冰雹、抗爆裂)。
中来N型全钢化组件一站式封装方案,搭载了2.8mm/2.5mm的全钢化玻璃和自研的带有弹性腔体的钢边框,不仅具有出色的抗风能力,还能有效防止玻璃破碎,提高了组件的可靠性。这一特性在风灾频发的地区尤为重要,为组件在恶劣天气条件下的稳定运行提供了有力保障。
中来N型全钢化组件钢边框-弹性腔体
在极寒地区,积雪对光伏系统的影响也不容小觑。除了因为2.8mm/2.5mm全钢化玻璃可以带来更大的雪载强度,而且,其出色的抗冻性能,使得透明背板和全钢化玻璃的组合在低温条件下不易结冰,保障了组件功率的稳定输出。
N型全钢化组件其正面是2.8mm/2.5mm的钢化玻璃,与双面双玻组件采用2.0mm的半钢化玻璃相比,具有更强的应力承受能力和抗冲击性能。对于冰雹灾害,能降低组件毁损的风险,能大幅减少甚至避免因冰雹等自然灾害造成的损失。
EVA封装是最传统也是成本最低的封装胶膜,常规光伏组件大多都采用EVA封装。由于户外使用过程中无论是紫外还是水汽都会导致EVA降解释放醋酸,常规双玻组件,由于透水率接近于零,醋酸无法排出,而醋酸会腐蚀光伏电池上的银栅线、汇流带等,使组件的发电效率逐年下降。而透明背板具有呼吸性,这赋予光伏组件生命力,在35℃时,单玻组件排出水分子量是吸入的4倍,而在50℃时,则高达16倍,能有效快速的排出组件内部产生的醋酸,户外可靠性更为优异。
有着透明背板加持的N型全钢化组件,对比双面双玻组件发生爆裂风险更低,相对更具优势。通过实证基地对比发现,光伏玻璃不能透过3μm以上的红外波段,而透明背板可透过红外波段,因而能够通过红外辐射进行散热,所以N型全钢化组件具有更低的运行温度,可以减少由于温度带来的功率和发电量损耗。同时可以带来更低的热斑温度,降低由于热斑造成的功率衰减,延缓组件老化程度,延长组件寿命,为安全用电保驾护航。
值得一提的是,透明背板在发电方面也有着更大的优势,N型全钢化组件因为中间区域积灰相对较少,脏污较少,这样便有效保证了组件的发电增益。银川实证基地全钢化(透明背板)组件和双面双玻组件的发电对比实时数据显示,全钢化(透明背板)组件对比双面双玻组件平均可提升1.63 %的发电量(2023年CPVT实证数据)。
CPVT实证基地全钢化(透明背板)组件和双面双玻组件的发电对比实施数据
能源保供关系到经济发展全局和社会稳定大局,安全、可靠自然就是光伏组件稳健运行的基础因素。“降本增效”同样也是光伏行业所看重的。N型全钢化组件在降低系统LCOE的基础上,有着提高组件的发电量,提升抗冲击性,使得组件在各种恶劣环境下都能够保持稳定和可靠的性能。
未来,随着光伏行业的不断发展,透明背板在组件上的应用将会越来越广泛,其优势也会得到更加充分的体现。唯有组件真正安全,用户的实际收益价值才有保障,我们的碳中和之路才会走得更稳更远。