其实是很有意思的一件事,对我来说,是一个研究太阳能板可靠性的好地方,
这里最重要的就是力学特性和电学特性, 我们来看一下
从可靠性角度来讲
1. 新闻上说,"路面采用"透光混凝土+光伏发电组件+绝缘防护"的三层结构",
这就是说我们的关键是光伏发电组件, 也就是我们平常看到的太阳能板。 总图片上看应该就是常见的多晶硅组建了。
2. 整体受压。 已硅晶组件来看,现在的制造企业要通过基本的IEC 和 UL(如果卖到美国)认证, IEC中有一条机械压力测试 (Mechanical
Load Test), 简单点说,就是整体组件要收到5400Pa的压力一小时
(雪压)而不能有超过5%的功率损耗。也就是说对一个两平米的太阳板,要放一吨的沙袋在上面测试。 但其实这是测试组件整体受力能力的,包括支架结构,边框受力等等,是对于组件整体安装的一种指导和规范性的标准,在实际的光伏系统中,
因为下雪压力导致边框弯曲,电池片大面积破碎的非常少。在这个光伏高速路的照片中, 看到的应该是内嵌设计,所以组件的整体伤害还不算大问题。
Figure 1 MLT setup (图片来源网络)
3. 电池破碎。最让人担心的应该是在受压的情况下,电池片破裂。以我们在组件上行走为例,我们正常人双脚站在组件上,脚下的压力就可以超过10000Pa,如果行走的话就是超过20000Pa,虽然这对组件整体结构不构成威胁,但是对单个电池片的伤害是巨大的,压力会使单个电池片破裂,电阻升高,导致整个串联在一起的电池片效率同等下降
(一条臭鱼整的满锅腥)。同时破裂的电池片会造成热斑(hot spot),温度升高可以导致烧穿背板,不仅仅导致整体发电效率下降甚至消失(整串组件被接地),而且带来安全隐患。
在这个高速路的应用中,我没有找到关于透光混凝土的受力情况,无从判断在超载货车经过后, 是否会造成电池片的破裂。我个人判断是会有的,而且不会少。长时间的使用必然会导致大面积的电池片破裂。
Figure 2 source: 2015 NREL PV Module Reliability Workshop, Gabor et al
4. 背板穿孔。之后一个问题是在土壤环境中,我们使用的背板是有机聚合物(PET),这种材料虽然非常难在土壤中降解,但是因为厚度只有几百微米,不能确定长时间在作为路基的情况下可以保证不穿孔。如果有背板穿孔的状况,那么组件直接接地,整串的组件都会收到影响,严重的可以整串没有电流输出。
5. 遮挡。从图片可以看出,高速路的周围有很多路灯,而且路的两边靠近的部分有隔离墩,这些都会对光伏组件造成遮挡,而且是周而复始的遮挡,这就不可避免的造成热斑效应(hot spot),如果再加上破裂的电池片,发热的情况就会非常严重,背板被烧穿的可能性也就更大了.同时长期的遮挡对组件内的旁路二极管也是考验,长时间的工作可能会烧坏二极管,致使整串电池片短路。
Figure 3 source: PV magazine, Micheal Fun, 2016
6. PID效应。其实我并不担心PID的问题,现在几乎所有的电池片都会做anti-PID的处理 (简单来说就是在电池表面做一层致密的dielectric layer,二氧化硅就很好),这些电池在非常极端的测试条件下仍然可以保持极高的效率。而且文中没有提到用的什么inverter, 如果是central inverter,可以简单接地处理。
7. 另外我担心的是接线盒(Jbox)和连接器(connector),虽然我们有很成熟的材料工艺制作这两个器件,但是一旦埋到土里,有任何渗水的事情发生,那么会直接导致grounding fault。当然,在没有UV的环境下,这两个器件的可靠性还是很好的,只是防水问题要格外注意。
(想到再补充)
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:左名
【知乎日报】千万用户的选择,做朋友圈里的新鲜事分享大牛。 点击下载
此问题还有 32 个回答,查看全部。
延伸阅读:
高速公路收费站地点的设置有什么规律?
如何自建一套家庭光伏发电系统?
没有评论:
发表评论