2021年即將過去,這一年,中國(guó)光伏行業(yè)乘政策東風(fēng),迎來廣闊發(fā)展,不同組件尺寸、電池技術(shù)并行前進(jìn),呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象。這一年,天合光能持續(xù)深耕210主業(yè),旗下210至尊系列組件憑借出色的產(chǎn)品性能、超高的系統(tǒng)價(jià)值,受到市場(chǎng)熱捧。
秉承一貫開放、包容、自信的發(fā)展態(tài)度,天合光能總結(jié)了其中一份有關(guān)如何提高光伏組件載荷性能的不完全研究,在此歲末年初之際分享給業(yè)界,致力于協(xié)同創(chuàng)新推動(dòng)行業(yè)健康向上發(fā)展。
引言:思路決定出路,優(yōu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高可靠
就像鋼鐵航母遠(yuǎn)比木船更能遠(yuǎn)航、更堅(jiān)實(shí)可靠,思路決定了出路,組件載荷性能也是靠設(shè)計(jì)和制造出來的。先看一組對(duì)比:
5月31日,友商公布了一組風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果,顯示其超大尺寸組件(2.38×1.30m)僅能通過風(fēng)速為45m/s的破壞性試驗(yàn),而大尺寸組件(2.26×1.13m)的極限值在60m/s。
7月19日,天合光能聯(lián)合第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)鑒衡認(rèn)證對(duì)210至尊670W雙玻組件(2.384×1.303m)也進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)試,結(jié)果顯示,組件通過了62m/s,相當(dāng)于17級(jí)超強(qiáng)大風(fēng)的極限風(fēng)速考驗(yàn)。
兩款組件(2.384×1.303m)大小相同,測(cè)試結(jié)果卻大相徑庭,為什么?答案很簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)不同。比起友商,天合光能在看到伴隨尺寸增加帶來的載荷挑戰(zhàn)的同時(shí),早已進(jìn)行了充分、透徹、全面的研究,并完成了設(shè)計(jì)優(yōu)化,確保670W至尊組件具備同樣出色的機(jī)械可靠性。
要點(diǎn)1—創(chuàng)新技術(shù)無損切割(NDC)全面應(yīng)用,提高抗隱裂能力
引領(lǐng)行業(yè),天合光能的210至尊系列產(chǎn)品,全面應(yīng)用了先進(jìn)的無損切割技術(shù),比起行業(yè)傳統(tǒng)激光切割工藝,最小電池單元的抗彎強(qiáng)度與整片電池基本相當(dāng),即每個(gè)最小電池單元的機(jī)械強(qiáng)度均達(dá)到最高水平,使210至尊組件的抗隱裂能力相對(duì)業(yè)內(nèi)常規(guī)產(chǎn)品有了質(zhì)的飛躍。
要點(diǎn)2—找準(zhǔn)最薄弱點(diǎn),優(yōu)化設(shè)計(jì),承載力提升27%
當(dāng)遭受大風(fēng)等外界壓力時(shí),組件的破壞都是從最薄弱點(diǎn)開始的,即連接處的C面。這在兩家主流廠家的風(fēng)洞測(cè)試中,得到了同樣的驗(yàn)證結(jié)果:組件失效均為螺栓固定的孔位剪切破壞。因此,提高最薄弱點(diǎn)的承載力,是提高組件抗載荷能力最有效和最經(jīng)濟(jì)的方式。
1、優(yōu)化邊框設(shè)計(jì)
主要做法為增加邊框壁厚、增大型腔,采用高強(qiáng)度鋁合金材質(zhì),確保組件具備超高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。而通過對(duì)截面腔體尺寸、組件尺寸和組件形變量的交叉有限元分析得知,優(yōu)化型材腔體尺寸,擴(kuò)大了組件尺寸的邊界條件,使得大組件依然具備優(yōu)秀的載荷能力。
2、增大螺栓墊片
增大螺栓墊片即增大螺栓與組件接觸的有效面積,可以有效提高最薄弱連接點(diǎn)處的承載能力。據(jù)估算,采用20-24mm大螺栓墊片,有效直徑可增加11.2%-15.5%。
在1、2兩種方案下,根據(jù)連接處抗力計(jì)算公式
簡(jiǎn)單計(jì)算便可得出對(duì)應(yīng)承載力。不難看出,210@670W組件在最薄弱連接處的承載力約為182@540W組件的1.27倍。也就是說,相同風(fēng)壓下,670W至尊組件連接點(diǎn)雖受力增加20%,但優(yōu)化設(shè)計(jì)后的連接處承載力卻提升27%,可靠性得到進(jìn)一步增強(qiáng)!
再以青海省作為項(xiàng)目實(shí)例說明,取全省最大基本風(fēng)壓0.5kN/m2為計(jì)算值,參考規(guī)范GB5009-2012《荷載規(guī)范》、GB 50429-2007 《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、NB/T10115-2018《光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》可知,全省范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)處作用力遠(yuǎn)小于組件連接處承載力,三款參考組件都處于安全狀態(tài)。(下表綠色數(shù)字部分)
假設(shè)風(fēng)力等級(jí)繼續(xù)提高、風(fēng)壓加大,可從下表看到,670W至尊組件最大承載力4.292kN,足以承受堪比18級(jí)大風(fēng)的節(jié)點(diǎn)受力。這與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,至尊670W組件通過17級(jí)超強(qiáng)大風(fēng)的極限風(fēng)速考驗(yàn)得結(jié)果基本一致,其機(jī)械可靠性得到實(shí)驗(yàn)室與項(xiàng)目應(yīng)用兩種環(huán)境下的雙重驗(yàn)證!
要點(diǎn)3—極端環(huán)境,采用螺栓+壓塊安裝方式
光伏應(yīng)用的全球化及場(chǎng)景多元化對(duì)組件性能提出了更高需求,比起組件設(shè)計(jì),安裝方式對(duì)可靠性的保障同樣至關(guān)重要。針對(duì)高緯度地區(qū)特別是惡劣的大風(fēng)大雪地區(qū),可采用螺栓+壓塊的連接方式,確保雙重保護(hù)。
Ø 總結(jié)
近十多年來,硅片尺寸從125mm發(fā)展到210mm,組件功率從不到300W提高到670W,光伏發(fā)電度電成本順勢(shì)下降了87%,全行業(yè)在為光伏發(fā)電加速替代煤炭、原油等化石能源,成為真正能夠走入尋常百姓家的清潔能源的道路上,不斷努力探索著、進(jìn)步著。
樹木在森林中相依偎而生長(zhǎng),星辰在銀河中因輝映而璀璨。天合光能將始終秉承開放創(chuàng)新的企業(yè)態(tài)度,一如既往致力于探索研發(fā)更好的產(chǎn)品,致力于生態(tài)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、攜手共進(jìn),提出問題更解決問題,共推行業(yè)發(fā)展!
評(píng)論