引言:2023年7月,意大利北部發(fā)生了一場冰雹風暴,這場自然災(zāi)害導致數(shù)百輛汽車被毀,有多人受傷,同時損壞了當?shù)財?shù)個光伏系統(tǒng),給當?shù)卦斐闪瞬恍〉膿p失?!兑獯罄夥冯s志從阿姆斯特丹自由大學(Vrije Universiteit Amsterdam)處獲得了一份2019年的報告,該報告對2016年發(fā)生于荷蘭的一次嚴重冰雹所造成的影響進行了分析,揭示了冰雹對太陽能裝置的破壞性。根據(jù)他們的評估,光伏組件的損壞主要來自直徑3厘米以上的冰雹。
一、冰雹的危害與組件的抗沖擊性
冰雹等自然災(zāi)害對于光伏組件的破壞不容忽視,業(yè)內(nèi)相關(guān)人士分析,冰雹對光伏組件的破壞程度與組件使用的材料有著直接的關(guān)系,例如正面玻璃厚度、邊框的材質(zhì)等。我們都知道光伏組件的正面覆蓋著一層玻璃,起到保護作用。在某種程度上,玻璃的強度決定了組件正面抗冰雹的能力。
筆者了解到,就光伏組件正面玻璃而言,可分為全鋼化玻璃(2.5mm/2.8mm/3.2mm)和半鋼化玻璃(2.0mm及以下),其抗沖擊的能力完全不可同日而語。目前對沖擊性能測試要求莫衷一是,主要爭議點之一是:落球質(zhì)量,究竟是選用227g還是1040g。國內(nèi)組件客戶,落球質(zhì)量既有選擇1040g也有選擇227g。據(jù)《GB/T 41314-2022》有關(guān)標準規(guī)定, 2.0mm半鋼前玻是227g的鋼球在0.8米的高度之下測試完成,而3.2mm的全鋼化玻璃則是使用1040g的鋼球在1米的高度之下測試完成的。3.2mm的全鋼化玻璃大約可以抵擋5倍的沖擊力。
同樣的正面光伏玻璃,測試選用不同的標準,筆者認為這是目前最大的爭議點。從以上測試數(shù)據(jù)可以看出,為了保證組件的抗沖擊性,理想的材料首選全鋼化玻璃。在加工過程中,全鋼化玻璃經(jīng)過特殊處理,使其比普通玻璃具有更高的抗沖擊能力和耐磨性。它可以在組件受到外界沖擊時起到有效的保護作用,減少組件損壞風險。
二、全鋼化封裝和半鋼化封裝方案
組件的安全可靠,直接影響光伏系統(tǒng)發(fā)電的穩(wěn)定和用戶的滿意。從光伏組件技術(shù)出現(xiàn)之初到現(xiàn)在,全鋼化玻璃/背板的搭配已經(jīng)過多年驗證,工藝和應(yīng)用非常成熟。我國1983年在甘肅建設(shè)的第一個光伏電站,位于甘肅省科學院自然能源研究所太陽能基地,裝機容量10kW,就是應(yīng)用正面全鋼化玻璃加背板封裝的組件。在西北地區(qū)的惡劣環(huán)境下,經(jīng)歷40年的考驗后,目前依然在正常發(fā)電。而半鋼化封裝方案(玻璃厚度2.0mm及以下)是在雙面電池技術(shù)出現(xiàn)后,才大規(guī)模量產(chǎn)的,就安全可靠性而言,還沒有達到全鋼化封裝方案的成熟度,尤其是半鋼化玻璃的碎裂問題。筆者從行業(yè)內(nèi)專家處得知,在實際應(yīng)用中,光伏組件玻璃具體碎裂情況千差萬別,但似乎也存在某些共性:在出現(xiàn)碎裂問題的雙玻光伏組件項目中,其正反兩面均以2毫米厚的(半鋼化)玻璃覆蓋。所有發(fā)生碎裂的玻璃,甚至未經(jīng)歷過強風吹襲、冰雹撞擊、高雪荷載,或任何可能導致玻璃破裂的環(huán)境壓力。迄今為止的數(shù)據(jù)表明,這并非某個地區(qū)或某項光伏技術(shù)特有的問題。“巴西、智利、澳大利亞、美國等地皆有相關(guān)報告,”光伏設(shè)備測試實驗室PVEL的銷售與營銷副總裁(VP)Tristan Erion-Lorico說道,“這既不是一個地域性問題,也并非某個系統(tǒng)類型或制造商獨有的問題,因此格外令人擔憂。”
三、N型全鋼化組件:三低四抗,全方位守護電站安全
為了保證組件的安全可靠,在實際應(yīng)用環(huán)境中建議首選全鋼化玻璃的封裝方案。目前全鋼化玻璃的厚度已經(jīng)可以做到2.5mm,在保證抗沖擊性的同時,進一步降低了組件成本。
我們了解到,近來中來股份推出了2.5m/2.8mm全鋼化玻璃+透明網(wǎng)格背板+雙梁型御風鋼邊框的產(chǎn)品,稱之為N型全鋼化一站式封裝方案。其獨特的性能優(yōu)勢可以總結(jié)為“三低四抗”。
低溫度系數(shù),是指意味著在高溫環(huán)境下,組件能夠保持出色的性能。這有助于提高組件效率,延長使用壽命,特別適用于炎熱的地區(qū)。
低工作溫度,可以減少由于溫度帶來的功率和發(fā)電量損耗,這對于組件在高溫或高太陽輻射下穩(wěn)定工作尤為重要。
低熱斑溫度,是全鋼化組件的另一個亮點。這一特性可以降低由于熱斑造成的功率衰減,延緩組件老化,延長組件壽命。
抗風。全鋼化玻璃的加持使N型全鋼化組件在面對強風時表現(xiàn)出色,同時還能有效防止玻璃碎裂,提高了組件的穩(wěn)定性。
抗雪。全鋼化組件可承受的極限壓強遠遠大于半鋼化組件。在極寒地區(qū),透明背板和全鋼化玻璃的組合,可使組件在低溫條件下不易結(jié)冰,確保了電能的連續(xù)產(chǎn)出。
抗冰雹。N型全鋼化組件通過采用全鋼化玻璃,能夠抵御來自正面的冰雹沖擊,大大降低了組件損壞的風險,保證了系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
抗爆裂。全鋼化玻璃和透明背板的完美結(jié)合,相比半鋼化方案,可以大大減少自爆風險。
采用N型全鋼化封裝方案的組件除了安全可靠,還具備未來組件必備的特征——環(huán)境友好性。N型全鋼化組件背板采用有機高分子材料技術(shù),生產(chǎn)過程中的碳排放相對更低,且在使用壽命結(jié)束后可以回收利用,具有更高的環(huán)境友好性。
長遠來看,N型全鋼化方案是一種更可靠、更穩(wěn)定、更環(huán)保的組件封裝解決方案。隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展,我們有理由相信,它在光伏組件領(lǐng)域?qū)l(fā)揮更大的作用。
原標題:返璞歸真,光伏跨入“全鋼化”時代