近日,来自权威太阳能风险评估服务商 VDE Americas 的专家 David Devir,对超大尺寸组件玻璃破裂及长期可靠性风险问题进行了全面分析,并对组件载荷标准进行了探讨。随着全球光伏市场规模不断扩大,光伏度电成本优势愈加凸显,降本增效已成为光伏企业参与市场竞争的必然选择。然而,组件尺寸越做越大,成本控制愈来愈严苛,组件开裂、破损现象也日渐突出,该研究一经报道,组件载荷安全问题引发业内高度关注。
美国国家可再生能源实验室 ( NREL ) 的科学家与研究人员,包括 Timothy Silverman 和 Elizabeth Palmiotti,正在研究双玻光伏组件的早期失效问题 (图源:Agata Bogucka, NREL)
尺寸增大,载荷风险上升几何?
众所周知,组件尺寸增大之后的应用风险主要体现在其机械载荷性能上。囿于光伏组件重量与成本控制,组件的玻璃厚度多年保持不变,即单玻一般使用 3.2mm 厚度玻璃,双玻使用 2mm+2mm 厚度玻璃,当组件尺寸变大而玻璃厚度保持不变时,相应的载荷风险也就 " 趁虚而入 " 了。
作者指出,至少有一家研究机构已持续记录到电站现场低能量玻璃破裂案例。文章援引了圣克拉拉联邦大学太阳能战略研究组 ( Fotovoltaica UFSC ) 在巴西南部的双面光伏组件测试基地数据。根据 2023 年 3 月发布的展板信息,低能量玻璃破裂的平均发生速率为每月约 14 块组件。在八个月观测期内,研究人员发现 158 块组件中有 83 块 ( 占比 52.5% ) 出现玻璃裂纹,占比达到惊人的一半以上。
与此同时,随着组件长度、宽度增大,边框应力持续增加,组件将面临极高的应力风险,这将使其受到的风、雪压增大,边框因风载撕裂的风险显著提高。按照物理学原理,组件抗动态机械载荷的能力将随着尺寸变大而降低,无论是玻璃、边框还是支架系统面临的载荷风险均将更加不可控。
过去十年,全球大型电站 LCOE 不断下降,然而受价格竞争等其他因素影响,组件质量缺陷问题也让人忧心忡忡。据 Kiwa PI Berlin 最新发布的《2025 年光伏组件制造质量报告》显示,在全球光伏组件市场中,印度、老挝和美国的太阳能组件暴露出较为严重的质量问题,其缺陷率均超过 8%。光伏组件载荷问题的上升,对于大型电站项目的运营支出和全生命周期的可靠收益将会是沉重打击。
回归本源,组件载荷标准提升迫在眉睫
受全球气候变暖影响,近年来全球多地接连遭遇大风、暴雨、强冰雹等极端强对流天气袭击。在不可抗力的外部环境冲击下,组件产品的整体载荷能力已成为电站持久可靠运行,保障稳健收益的关键。在载荷安全问题上,我们理应回归本源:即在组件尺寸增大的同时,相应的材料标准也需同步增加,以确保组件产品的整体强度和性能。
图源:网络
光伏组件的质量安全关乎整个行业的健康可持续发展,组件载荷能力对光伏电站的持久可靠发电意义重大。目前,光伏技术创新与智能制造水平正在大踏步快速前进,组件质量标准作为行业发展的 " 生命线 " 也应与时俱进,同步升级,毕竟稳住质量 " 底盘 " 才是产业实现更好更快发展的基础和根本。
注:本文部分引用《PV光圈见闻》10月 22日新闻报道——预警:光伏组件玻璃破裂 " 蔓延 "!实测52.5% 双玻现裂纹
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