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漂浮式太陽(yáng)能應(yīng)用的項(xiàng)目規(guī)模和地理覆蓋范圍方面都在繼續(xù)增長(zhǎng)，但對(duì)組件以外的系統(tǒng)零部件（如浮體、夾具、電纜和其他電氣設(shè)備）的平衡需求仍存在一些不確定性。TÜV Rheland的Jörg Althaus詳細(xì)介紹了FPV(漂浮式太陽(yáng)能)項(xiàng)目中可能影響采購(gòu)決策的因素。

浮式光伏(FPV)，有時(shí)也稱(chēng)為浮式太陽(yáng)能系統(tǒng)，是漂浮在水面上(主要是水庫(kù)或湖泊，但有時(shí)也在海水上)的太陽(yáng)能電池板。這項(xiàng)技術(shù)為發(fā)展中國(guó)家?guī)?lái)了新的機(jī)遇，尤其是在人口稠密、土地成本高的國(guó)家。

在過(guò)去5年多的時(shí)間里，這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。其中大多數(shù)項(xiàng)目都建設(shè)在亞洲地區(qū)，但近年來(lái)，許多系統(tǒng)也開(kāi)始在歐洲各地部署。一些國(guó)家也開(kāi)始為FPV項(xiàng)目或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供特別資金，例如德國(guó)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局（Federal Network Agency）在2021年10月宣布的支持計(jì)劃。

與任何新技術(shù)一樣，F(xiàn)PV系統(tǒng)的可靠性和建筑合規(guī)方面也存在一些不確定性，這可能會(huì)影響某些項(xiàng)目的可融資性。由于FPV的整體標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，與地面安裝的光伏系統(tǒng)相比，“現(xiàn)場(chǎng)”經(jīng)驗(yàn)有限，因此有必要研究潛在的額外技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施。

在選擇BOS組件時(shí)需要仔細(xì)考慮系統(tǒng)可能遇到的條件。

與地面安裝系統(tǒng)相比，影響FPV可靠性的各種環(huán)境因素在一定程度上屬于附加應(yīng)力。其中風(fēng)力和波浪引起的應(yīng)力是這里主要關(guān)注的問(wèn)題，但也需要考慮陽(yáng)光從水面的反射。一方面，它增加了FPV系統(tǒng)的能量產(chǎn)量，但另一方面，它也增加了與紫外線相關(guān)的降解機(jī)制的風(fēng)險(xiǎn)。

在確定浮體尺寸時(shí)，可能需要考慮進(jìn)一步的冰雪荷載。有報(bào)道稱(chēng)，如果承重尺寸不足，當(dāng)系統(tǒng)存在冰雪載荷時(shí)，組件下沉接觸到了水線，而組件或其他系統(tǒng)部件卻不是針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)的，則將發(fā)生不可預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。

最后，植被和動(dòng)物群也不容忽視。海鳥(niǎo)發(fā)現(xiàn)FPV是一個(gè)可休息的好地方，離開(kāi)時(shí)可能會(huì)留下大量污垢，而藤壺和蕨類(lèi)植物可以在FPV系統(tǒng)上找到新家。

部件選擇

FPV的系統(tǒng)部件與傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)有所不同，甚至還需要增加額外的部件。目前有兩種主要的系統(tǒng)設(shè)計(jì)類(lèi)型：即高密度聚乙烯（HDPE）浮體系統(tǒng)和由增強(qiáng)水彈性膜制成的浮體系統(tǒng)。根據(jù)具體的項(xiàng)目條件和設(shè)計(jì)，這兩種浮體類(lèi)型有著各自不同的優(yōu)勢(shì)。然而，考慮到應(yīng)對(duì)和保護(hù)周?chē)h(huán)境的挑戰(zhàn)，正確的尺寸和設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在缺乏浮體國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的情況下，TÜV Rheland制定了一份測(cè)試規(guī)范，以解決浮體需要承受的各種壓力。

TÜV萊茵公司的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)-《2 PfG 2731/02.20浮體材料和結(jié)構(gòu)要求》提供了一系列測(cè)試方法，以評(píng)估各種設(shè)計(jì)。其中包括一些機(jī)械試驗(yàn)，旨在研究熱負(fù)荷下浮體的承載能力、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

進(jìn)一步的環(huán)境測(cè)試，如隔紫外線、隔溫、隔水和浮力測(cè)試也將構(gòu)成評(píng)估的一部分。最后，將演示系統(tǒng)帶到波浪實(shí)驗(yàn)室，以評(píng)估系統(tǒng)在刮風(fēng)和波浪環(huán)境下的反應(yīng)。第一批浮體已經(jīng)通過(guò)了延長(zhǎng)的測(cè)試程序，而更多浮體目前還在測(cè)試中。

在浮體的頂部，主要系統(tǒng)組件是固定的—主要是光伏組件本身。在這里，為系統(tǒng)選擇合適的組件時(shí)需要考慮幾點(diǎn)關(guān)鍵因素。

由于一些部件比安裝在其上面的組件更小，因此需要仔細(xì)檢查安裝情況。在組件長(zhǎng)度的2/3位置安裝夾具的典型分布可能不適用于所有設(shè)計(jì)。如果組件制造商的安裝說(shuō)明不適用，則必須在實(shí)際安裝情況下測(cè)試組件的機(jī)械強(qiáng)度。由于預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)波浪和風(fēng)荷載，建議根據(jù)IEC 6278要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)機(jī)械荷載試驗(yàn)。

組件長(zhǎng)期暴露在濕氣中可能會(huì)要求其選擇一些不易受潮的產(chǎn)品。玻璃/玻璃組件設(shè)計(jì)可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但是一些帶有聚合物背板的組件還包括額外的防潮層，例如多層背板中的鋁板。

如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于海水環(huán)境，則所有關(guān)鍵部件都要通過(guò)遵循IEC 61701的鹽霧腐蝕試驗(yàn)。

鑒于業(yè)界對(duì)FPV系統(tǒng)氣密性的一些報(bào)告問(wèn)題以及電氣部件長(zhǎng)期暴露于水環(huán)境下的風(fēng)險(xiǎn)，TÜV萊茵在推出其《2 PfG 2750/09.20：光伏系統(tǒng)耐水性改進(jìn)電纜的安裝要求》方面又向前邁出了一步。雖然光伏安裝系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電纜通常分別符合IEC 62930和EN 50618的要求，但此類(lèi)電纜不是為長(zhǎng)期浸入水中而設(shè)計(jì)的，因此在長(zhǎng)期潮濕的環(huán)境中可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題

新標(biāo)準(zhǔn)允許對(duì)光伏電纜進(jìn)行鑒定，以提高其耐水性。此處增加的一項(xiàng)主要要求是，電纜內(nèi)的導(dǎo)線必須為符合IEC 60228《用于單芯和多芯電纜和電線的細(xì)絞合銅導(dǎo)線》的5級(jí)導(dǎo)線。本標(biāo)準(zhǔn)還包括浸水后電容變化的要求，目前正在為其他漂浮系統(tǒng)組件（如連接器和接線盒）制定類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)。

如果匯流箱和逆變器也安裝在浮體上，當(dāng)然也需要建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以使其能夠承受與浮式光伏項(xiàng)目相關(guān)的更高濕度和動(dòng)態(tài)負(fù)載。雖然這些部件通常設(shè)計(jì)為固定/非移動(dòng)部件，但浮動(dòng)系統(tǒng)上的長(zhǎng)期波動(dòng)可能需要對(duì)敏感電子部件進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。

安全和成本效益高的錨定和系泊概念也越來(lái)越受到關(guān)注。強(qiáng)風(fēng)事件或巨浪活動(dòng)以及長(zhǎng)期疲勞和腐蝕是對(duì)錨定和系泊系統(tǒng)的真正威脅，因此正確選擇部件和尺寸至關(guān)重要。

水庫(kù)的系統(tǒng)要求（水位變化可能超過(guò)10米）與內(nèi)陸湖泊的系統(tǒng)要求大不相同，內(nèi)陸湖泊只有較小的波浪作用，水位相當(dāng)穩(wěn)定，海上系統(tǒng)的系泊和錨定面臨著完全不同的挑戰(zhàn)。

在通常情況下，站位保持系統(tǒng)應(yīng)允許一定的偏移，但應(yīng)保持系統(tǒng)靠近錨點(diǎn)。系泊系統(tǒng)并不是什么新鮮事物，多年來(lái)一直在石油和天然氣行業(yè)中使用，但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確實(shí)表明，平均每九年就有一個(gè)系泊系統(tǒng)（1980-2001年期間的評(píng)估）出現(xiàn)故障，疲勞故障是最大的擔(dān)憂（Noble Denton Phase 1 Mooring Intergrity JIP-Brown，et al.,2005; Noble Denton Europe，2006）。對(duì)于一個(gè)25年的項(xiàng)目計(jì)劃，這意味著對(duì)故障檢測(cè)儀器的密切監(jiān)控和潛在集成已經(jīng)到位。

除了用于選擇正確部件的標(biāo)準(zhǔn)外，還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件調(diào)整操作和維護(hù)實(shí)踐。例如，針對(duì)影響FPV系統(tǒng)性能的動(dòng)植物采取的預(yù)防措施，以及此類(lèi)檢查的周期和內(nèi)容，都與地上系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)做法不同。除了水管線上方的部件外，下面的部件也需要維護(hù)。

目前仍在調(diào)查的一點(diǎn)是FPV系統(tǒng)中使用的一些材料的生物相容性。為了充分利用太陽(yáng)能的這一額外潛力，業(yè)界必須共同努力，分享從實(shí)際安裝中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

作者：Dipl.-Ing. Jörg Althaus是TÜV萊茵光伏電站服務(wù)部門(mén)經(jīng)理。作為太陽(yáng)能領(lǐng)域的長(zhǎng)期技術(shù)專(zhuān)家，他在行業(yè)協(xié)會(huì)中代表TÜV萊茵，在技術(shù)論壇上發(fā)言，并為許多國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做出了貢獻(xiàn)。 

原標(biāo)題：漂浮式光伏及其BOS部件的挑戰(zhàn)和經(jīng)驗(yàn)