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大尺寸组件应以安全性和可靠性为底线

日期:2020-12-01    来源:光伏新闻  作者:邓丽辉

国际太阳能光伏网

2020
12/01
10:08
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关键词: 光伏组件 182组件 大尺寸高功率组件

大尺寸高功率组件的应用有利于提高系统的能量密度、降低系统成本,但是需要守住安全性和可靠性底线,也要适当考虑运输、安装、搬运的便利性。

一、光伏组件尺寸发展史

1976-1978年期间,代表性的组件设计图,当时组件功率分别为:5W、21W、35W、57W、90W。中国1983年建设的最早的民用10KW光伏电站如图2所示,其中电池片倒角大、尺寸小,且电池片已经发黄。

图2、中国1983年建设的10KW民用光伏电站

图3为光伏组件2010-2020年期间,光伏组件长、宽、面积等尺寸变化图,2010-2016年间,组件尺寸基本保持不变;2017-2020年间,组件尺寸开始大幅增加。

图3、2010-2020年间组件的尺寸变化趋势图

二、大尺寸光伏组件面临的挑战

随着组件尺寸的不断增大,组件变得更长、更宽、更大、更重,组件功率也越来越高。除了要考虑组件功率升高带来的电性能、热性能变化,我们更要考虑组件尺寸变大,带来的力学性能的变化,因为这也会影响组件的安全性、可靠性、便利性,最终影响到组件的使用寿命。

图4、组件尺寸增大需要考虑的因素

1、可靠性:

目前光伏组件质保期为25年,这需要光伏组件在室外环境下工作25-30年,这期间会遭遇到各种恶劣天气的影响,如台风、冰雹、暴雪等等,由于重量等限制,面积扩大时玻璃很难加厚,这就蕴含着风,雪,冰雹等载荷风险,从而影响组件使用寿命。相较于组件长度变化,组件宽度变化对应力更为敏感,因此,182组件在组件宽度方面进行了更严格的把控。

图5、组件尺寸变化带来的应力变化

图6、台风后的光伏电站

图7、冰雹后的光伏电站

2、便利性:

横向竖放装箱是业内目前通用的包装方式,经长期使用验证,成熟可靠。若组件尺寸过大,不得不选择平铺装箱或者竖向竖放装箱,则会增加运输隐裂、破损、倒伏等风险。

图8、组件集装箱包装

大型电站的光伏组件原则上需要两人搬运,大组件在重量上均不超过40kg在平地上带来的影响并不大,主要需要评估组件面积与宽度对人工搬运、安装的影响。72片电池的M2组件面积约2㎡,宽度不到1m;M6组件面积增加到2.17㎡,宽度1.04m,因尺寸变化很小,M6组件从人工的角度可以在各种场景下替代M2组,如山地、水面、农业光伏。M10组件面积2.56㎡,宽度1.13m,面积相比M2组件增大30%,适合应用于平坦地形,以块计的工作效率、安装破损率仍是有保障的。60片电池的G12组件面积达到2.83㎡,1.3m的宽度更远超人双手自然展开的距离,很可能给人工搬运、安装带来困难,过犹不及。

图9、光伏组件人工搬运示意图

大尺寸高功率组件的应用有利于提高系统的能量密度、降低系统成本,但是需要守住安全性和可靠性底线,也要适当考虑运输、安装、搬运的便利性。目前组件技术仍处于快速更叠期,在充分验证可靠性之前,行业不宜快速扩大组件面积,应采用“渐近式”调整为宜。

参考文献:

1、组件尺寸发展趋势及其面临的挑战;

2、高功率组件的设计原则和约束条件;

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