海上浮式光伏组件及原材料检测技术探讨-solarbe文库

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国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏组件及原材料检测技术探讨国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 CPVT 2022年 12月国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏应用背景PART 1. 海上浮式光伏对电器设备的挑战PART 2. 目录海上浮式光伏用组件、原材料检测方案及指标探索PART 3. 国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏应用背景 PART 1. 国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY ◼ 2030 2060 ; 国家战略 ---双碳目标国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY “双碳目标”下的现代能源体系根据国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要指出规模上加快发展非化石能源，非化石能源消费总量比重提高到 25左右；形式上坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模；分布上加快发展东中部分布式能源，加快西南水电基地建设，推动沿海核电建设，建设一批多能互补的清洁能源基地国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 中国光伏走向深蓝 *图表来自于光大大证券研究所理论装机量全球海上光伏潜在容量约 4000GW，我国海岸线漫长，海上光伏理论可安装量超 70GW（近海项目）。优势 1. 解决土地资源短缺政策趋严，可用于光伏项目土地资源越来越少中国海岸线狭长，资源丰富且适合利用 2. 增强光伏消纳能力沿海经济发达，电力需求旺盛，空间大无需西部长距离送电，投入便利且成本低 3.提升海岛离网供电能力我国海岛数量众多，海岛陆地资源宝贵拓展海岛周围海面光伏电力供应国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏的发展春雷一声响， 2022年 5月科技部发布国家重点研发计划，将近海浮式光伏建设研究列入 “ 可再生能源技术 ” 重点专项。海上浮式光伏进入人们视野。山东省海上光伏建设工程行动方案，重点打造 “ 环渤海 ” 和 “ 沿黄海 ” 两大千万千瓦级海上光伏基地，总规划 42GW；建设水深＞ 8米漂浮式光伏示范基地，探索集海上光伏、海上风电、其他海洋能、绿电制氢等于一体的离网海上 “ 能源岛 ” 建设。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏对电器设备的挑战 PART 2. 国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上光伏对电器设备的挑战 ◆高紫外、高湿热 ⚫ 对封装体系重新评估 ⚫ 对电子元器件的重新评估 ◆高盐雾环境对边框、相关承载构建体系及系统的防腐评估 ◆海水及相关生物腐蚀对前板及运维技术的重新评估 ◆海浪震动对组件电池片等保护体系重新评估国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY PART 3. 海上浮式光伏组件及原材料评估方案国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏组件检测方案的建立 ---户外实证浮台设计方案 ⚫ 最低点高 6米，最高点 7米，吃水 2米，最大限度避免海浪拍打。 ⚫ 实现支架可调， ⚫ 刚性连接，避免海浪震动，降低组件边框扭转力风险数据监控自主研发的定制化数据采集系统和分析系统，实现了在直流测独立采集、分析发电性能数据。基本与陆地相同。发电消纳设计独立 “ 能源岛 ” ，实现平台能源自主，同时实现光伏深海养殖的光伏实证平台。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏组件检测方案的建立 ---实验室国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 海上浮式光伏组件检测方案的建立 ---实验室 ◼ 在满足 DNV挪威船级社 Design, development and operation of floating solar photovoltaic systems 建议对于离岸海上光伏应用要求基础上，组件应通过 IEC61701测试； ◼ 增加相应的测试要求测试项目测试要求合格要求深蓝海洋序列测试低纬度 DH400*UV盐雾 7级（ 30天） DH400*UV盐雾 7级（ 30天） DH400*UV 高纬度 DH400*UV盐雾 7级（ 30天） HF10*UV盐雾 7级（ 30天） DH400*UV 其中盐雾等级为 7级，组件外观无变化 PID要求 3倍 IEC要求组件外观无变化静载动载 TC50HF20 静载动载 TC50HF20 满足 IEC 61215对组件外观要求。海水浸泡 PID 海水浸泡测试 48h，组件测浸泡前后外观、功率、 PID。组件外观无变化。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏玻璃及关键指标探索超白钠钙玻璃，其中含有 13左右的 Na2O， 9 左右的 CaO等众多碱金属氧化物， SiO2的含量为 72左右。玻璃在高温、高湿和高盐环境下容易水解，析出钠钙离子从而 “ 发霉 ” 。*图表来自于向延华基于海洋大气环境的盐雾参数分析据相关资料表明，海水中的化学成分较多，至今共发现 80多种元素。近海的水面更有一定比例的海洋微生物。严重影响浮式光伏组件玻璃的性能，降低光伏组件功率。原片玻璃、单层镀膜玻璃海水浸泡后的表面情况国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏玻璃及关键指标验证 ⚫ 海面光伏，处于高温、高湿和高盐雾环境，镀膜技术需要不断探索增强对玻璃的保护； ⚫ 目前是否有适合海上浮式光伏组件用光伏玻璃镀膜技术单层镀膜双层镀膜不封孔双层镀膜封孔，大孔球双层镀膜封孔，小孔球测试项目样品测试条件减反射膜层经过钢化的辊涂全尺寸制品扫描电镜 PCT 加速老化与制品相同原料、相同工艺条件下制造的尺寸为 300mm300mm 样品为试样， PCT 加速测试时需要背面保护 48小时盐雾与制品相同原料、相同工艺条件下制造的尺寸为 300mm300mm 样品为试样 60天海水浸泡试验与制品相同原料、相同工艺条件下制造的尺寸为 300mm 300mm 样品为试样 48小时深蓝海洋序列测试 DH400*UV盐雾 7级（ 30天） DH400*UV盐雾 7级（ 30天） DH400*UV 国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏玻璃及关键指标验证项目膜层 1 膜层 2 膜层 3 膜层 4 耐氨水衰退 0.4左右衰退 0.23左右衰退 0.17左右衰退 0.15左右耐中性盐雾衰退 1.35左右衰退 0.87左右衰退 0.37左右衰退 0.2左右 PCT48h 衰退 0.9左右衰退 0.6左右衰退 0.4左右衰退 0.5左右海水浸泡试验外观有发白外观有发白外观无明显变化外观无明显变化深蓝海洋序列测试衰退 3.8左右衰退 2.1左右衰退 1.9左右衰退 0.4左右 ⚫ 双层镀膜技术可以有效保护光伏玻璃基体； ⚫ 膜层 4效果最佳，表面折射率 1.27-1.29，先镀膜后钢化的表面光滑且完全封闭，闭孔结构和椭圆孔洞结构（孔尺寸在 20-50nm ，孔隙率 33左右）。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏胶膜及其关键指标（初定）推荐使用双玻光伏组件，封装胶膜优先使用 EPE或者 POE。序号项目指标 1 剥离强度（与玻璃 180° ） ≥100N/cm 2 水气透过率红外法＜ 3.5g/m²·24h 3 海水浸泡 48h抗PID性能海水浸泡后， POE制作的光伏组件在最大系统电压的正偏压与负偏压下，温度 85℃、湿度 85RH、 196h的 PID测试后，功率衰减 ≤5 4 PCT加速老化（ 72h）黄色指数变化 △ YI＜ 3，与玻璃剥离强度不低于初始性能 30。 5 DH400*UV盐雾 7 级 DH400*UV盐雾 7级 DH400*UV 黄色指数变化△ YI＜ 5，与玻璃剥离强度不低于初始性能 50。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏背板及其关键指标（初定） ◼ （进口氟膜方案）应当采用三层结构背板 XPX， “ T” 指外层，分别采用 PVF材料或氟涂料 [乙烯基酯共聚物 FEVE]； “ P” 层指中间层，采用 PET材料； “ X” 层指内层，采用 PVF、或氟涂料 [乙烯基酯共聚物 FEVE]。 PVF选用杜邦公司产品，氟树脂使用进口品牌，氟含量应在 10-12。 ◼ （国产氟膜方案）应当采用三层复合膜结构背板，外层采用 PVDF材料，中间层采用 PET材料，内层采用 PVDF材料或氟涂料 [乙烯基酯共聚物 FEVE]。项目技术要求水气透过率红外法（ 38℃， 100RH）＜ 0.5g/（ m²·24h） DH400*UV盐雾 7级 DH400*UV盐雾 7级 DH400*UV 外观不分层、不开裂、无气泡、无变色、无褶皱、表面和胶层不发黏国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏边框及其关键指标（初定） ◼ 海上光伏用边框在铝边框国家、行业、协会标准基础上，耐盐雾等级至少满足 C5要求，海水浸泡 48小时外观无变化； ◼ Design, development and operation of floating solar photovoltaic systems 建议对于离岸海上光伏应用，组件应通过 IEC 61701测试； ◼ 铝合金边框膜厚应在 AA20级别以上；钢边框使用镀锌铝镁合金；可以使用高分子复合边框，降低海上腐蚀及 PID风险。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 光伏边框、胶膜及背板关键指标验证 ---进行中序号层压方案边框类型 1 2.0mm双层镀膜海洋专属胶膜（ POE） 2.0mm 铝边框 /塑料 /钢边框 2 2.0mm双层镀膜常规胶膜（ EPE） 2.0mm 铝边框 /塑料 /钢边框 3 3.2mm双层镀膜海洋专属胶膜常规背板铝边框 /塑料 /钢边框 4 2.0mm双层镀膜海洋专属胶膜增强背板铝边框 /塑料 /钢边框 5 增强前板海洋专属胶膜高阻水背板铝边框 /塑料 /钢边框 6 3.2mm双层镀膜海洋专属胶膜高阻水背板铝边框 /塑料 /钢边框 7 3.2mm双层镀膜常规专属胶膜高阻水背板铝边框 /塑料 /钢边框国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 结束语 . ◼ 海上浮式光伏是海上光伏的重要组成部分，可广泛用于水深大于 8m的广大海域； ◼ 海上浮式光伏处于启航阶段，是一个从 0-1过程，标准领域属于空白，需要不断探索与验证； ◼ CPVT与中集来福士共建海上光伏技术联合创新平台，欢迎广大同仁共探海洋光伏新领域。国家太阳能光伏产品质量检验检测中心 NATIONAL CENTER OF SUPERVISION AND INSPECTION ON SOLAR PHOTOVOLTAIC PRODUCT QUALITY 谢谢观看