近年來(lái),光伏產(chǎn)業(yè)在科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)下不斷進(jìn)步,行業(yè)碩果不斷涌現(xiàn)。一方面,光伏發(fā)電成本的不斷降低為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力;另一方面,光伏組件的效率提升與場(chǎng)景應(yīng)用結(jié)合也給用戶(hù)帶來(lái)更豐富的發(fā)電體驗(yàn),正是這些技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新讓這個(gè)光明的產(chǎn)業(yè)不但“走的快”,而且“走得穩(wěn)”??v觀光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史可以看出:技術(shù)的升級(jí)換代始終要尊重科學(xué)實(shí)事求是,不以客戶(hù)價(jià)值為中心的“概念型”產(chǎn)品將被市場(chǎng)所淘汰。近期,關(guān)于組件尺寸的問(wèn)題爭(zhēng)論不休,但我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到:組件尺寸的增大并不是行業(yè)公認(rèn)的科技創(chuàng)新,而是“偽創(chuàng)新”。光伏“偽創(chuàng)新”不但不會(huì)給投資者帶來(lái)明顯的收益,反而會(huì)加大投資者在各種極端環(huán)境下面臨的風(fēng)險(xiǎn)。先前已有多位業(yè)內(nèi)人士對(duì)超大尺寸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行論證,并呼吁廣大業(yè)主不要被“概念”沖昏頭腦,今天,我們就從春夏季常見(jiàn)的“冰雹”角度來(lái)看超大尺寸的表現(xiàn)。冰雹災(zāi)害是由強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)引起的一種劇烈的氣象災(zāi)害,它出現(xiàn)的范圍雖然較小,時(shí)間也比較短促,但來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度大。歐洲、中國(guó)和美國(guó)是冰雹災(zāi)害頻繁發(fā)生的國(guó)家,冰雹每年都給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。當(dāng)冰雹突襲面積超過(guò) 3 平米的超大組件時(shí),其風(fēng)險(xiǎn)相比常規(guī)尺寸組件將成指數(shù)型的提升。
全球冰雹發(fā)生的區(qū)域如上圖所示,已基本在 80%以上,這就意味著戶(hù)外運(yùn)行發(fā)電數(shù)十年的光伏電站將不可避免遇到冰雹危害。
2019 年,美國(guó)德克薩斯州的 Midway 項(xiàng)目(178MW)發(fā)生嚴(yán)重的冰雹災(zāi)害,超過(guò) 40萬(wàn)塊組件受損,帶來(lái)約 8000 萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)超大組件在全生命周期內(nèi)遭遇冰雹危害的時(shí)候,其失效風(fēng)險(xiǎn)分析如下。
光伏玻璃是研究組件“抗擊打”能力的關(guān)鍵。從雙玻時(shí)代最先的 2.5mm 厚度到現(xiàn)在的 2.0mm 厚度玻璃的大批量使用,底層邏輯是為了維持成本優(yōu)勢(shì),玻璃厚度也變得越來(lái)越薄,最近已有廠家想開(kāi)發(fā)更薄的玻璃。在這種嚴(yán)酷的環(huán)境下,目前組件的尺寸卻還在一直增加。超大組件的面積超過(guò) 3 平米,若繼續(xù)采用 2mm 厚度的玻璃,相比常規(guī)組件面積增大了 20-30%,這部分額外的面積將承受更多的冰雹襲擊。以 40mm 的冰雹為例,單個(gè)冰雹的沖擊動(dòng)能達(dá) 10J,一般冰雹會(huì)持續(xù) 10 分鐘,這段時(shí)間內(nèi)超大組件將比常規(guī)組件多承受約 30000J 的動(dòng)能沖擊,相當(dāng)于將一輛汽車(chē)舉起 2 米高的能量。
同時(shí)玻璃鋼化強(qiáng)度主要靠急冷段的溫度梯度實(shí)現(xiàn),超大組件的 1.3 米寬度增幅明顯,急冷段風(fēng)柵冷卻均勻度難度增加。因此隨著超大尺寸組件玻璃寬度的增加,邊緣鋼化度將下降,抵抗沖擊能力更加薄弱,其遇上冰雹襲擊時(shí)玻璃爆裂的風(fēng)險(xiǎn)提升幾十倍。
綜上所述,超大尺寸組件因?yàn)槊娣e的明顯增幅,遭遇冰雹襲擊時(shí)相比常規(guī)尺寸會(huì)承受更大的沖擊動(dòng)能,變得異常脆弱,給業(yè)主帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失的概率提升數(shù)十倍。事實(shí)上,冰雹危害的風(fēng)險(xiǎn)并非無(wú)法規(guī)避,一個(gè)理性的光伏投資者會(huì)謹(jǐn)慎考量潛在風(fēng)險(xiǎn),得出最適合自己項(xiàng)目的最優(yōu)解,在保證自己投資安全可靠的前提下,選擇合理尺寸的組件而非一味盲從所謂“超大尺寸”。持續(xù)不斷的技術(shù)革新是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)依靠,需要注意的是,未來(lái)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展不應(yīng)該拘泥于超大尺寸的“偽創(chuàng)新”,而是應(yīng)將目標(biāo)鎖定在效率提升和場(chǎng)景應(yīng)用的結(jié)合等方面的“真創(chuàng)新”上。“偽創(chuàng)新”是投機(jī)與急功近利心態(tài)的體現(xiàn),將會(huì)擠占市場(chǎng)資源,逆向淘汰正潛心攻關(guān)光伏技術(shù)難題的企業(yè);而“真創(chuàng)新”最終將會(huì)獲得光伏投資者的認(rèn)可并為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)新價(jià)值。
全球冰雹發(fā)生的區(qū)域如上圖所示,已基本在 80%以上,這就意味著戶(hù)外運(yùn)行發(fā)電數(shù)十年的光伏電站將不可避免遇到冰雹危害。
2019 年,美國(guó)德克薩斯州的 Midway 項(xiàng)目(178MW)發(fā)生嚴(yán)重的冰雹災(zāi)害,超過(guò) 40萬(wàn)塊組件受損,帶來(lái)約 8000 萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)超大組件在全生命周期內(nèi)遭遇冰雹危害的時(shí)候,其失效風(fēng)險(xiǎn)分析如下。
光伏玻璃是研究組件“抗擊打”能力的關(guān)鍵。從雙玻時(shí)代最先的 2.5mm 厚度到現(xiàn)在的 2.0mm 厚度玻璃的大批量使用,底層邏輯是為了維持成本優(yōu)勢(shì),玻璃厚度也變得越來(lái)越薄,最近已有廠家想開(kāi)發(fā)更薄的玻璃。在這種嚴(yán)酷的環(huán)境下,目前組件的尺寸卻還在一直增加。超大組件的面積超過(guò) 3 平米,若繼續(xù)采用 2mm 厚度的玻璃,相比常規(guī)組件面積增大了 20-30%,這部分額外的面積將承受更多的冰雹襲擊。以 40mm 的冰雹為例,單個(gè)冰雹的沖擊動(dòng)能達(dá) 10J,一般冰雹會(huì)持續(xù) 10 分鐘,這段時(shí)間內(nèi)超大組件將比常規(guī)組件多承受約 30000J 的動(dòng)能沖擊,相當(dāng)于將一輛汽車(chē)舉起 2 米高的能量。
同時(shí)玻璃鋼化強(qiáng)度主要靠急冷段的溫度梯度實(shí)現(xiàn),超大組件的 1.3 米寬度增幅明顯,急冷段風(fēng)柵冷卻均勻度難度增加。因此隨著超大尺寸組件玻璃寬度的增加,邊緣鋼化度將下降,抵抗沖擊能力更加薄弱,其遇上冰雹襲擊時(shí)玻璃爆裂的風(fēng)險(xiǎn)提升幾十倍。
綜上所述,超大尺寸組件因?yàn)槊娣e的明顯增幅,遭遇冰雹襲擊時(shí)相比常規(guī)尺寸會(huì)承受更大的沖擊動(dòng)能,變得異常脆弱,給業(yè)主帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失的概率提升數(shù)十倍。事實(shí)上,冰雹危害的風(fēng)險(xiǎn)并非無(wú)法規(guī)避,一個(gè)理性的光伏投資者會(huì)謹(jǐn)慎考量潛在風(fēng)險(xiǎn),得出最適合自己項(xiàng)目的最優(yōu)解,在保證自己投資安全可靠的前提下,選擇合理尺寸的組件而非一味盲從所謂“超大尺寸”。持續(xù)不斷的技術(shù)革新是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)依靠,需要注意的是,未來(lái)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展不應(yīng)該拘泥于超大尺寸的“偽創(chuàng)新”,而是應(yīng)將目標(biāo)鎖定在效率提升和場(chǎng)景應(yīng)用的結(jié)合等方面的“真創(chuàng)新”上。“偽創(chuàng)新”是投機(jī)與急功近利心態(tài)的體現(xiàn),將會(huì)擠占市場(chǎng)資源,逆向淘汰正潛心攻關(guān)光伏技術(shù)難題的企業(yè);而“真創(chuàng)新”最終將會(huì)獲得光伏投資者的認(rèn)可并為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)新價(jià)值。