2021年即將過去，這一年，中國光伏行業(yè)乘政策東風，迎來廣闊發(fā)展，不同組件尺寸、電池技術并行前進，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)價值，受到市場熱捧。
秉承一貫開放、包容、自信的發(fā)展態(tài)度，天合光能總結了其中一份有關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)新推動行業(yè)健康向上發(fā)展。
引言：思路決定出路，優(yōu)設計實現(xiàn)高可靠
就像鋼鐵航母遠比木船更能遠航、更堅實可靠，思路決定了出路，組件載荷性能也是靠設計和制造出來的。先看一組對比：
5月31日，友商公布了一組風洞測試結果，顯示其超大尺寸組件(2.38×1.30m)僅能通過風速為45m/s的破壞性試驗，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)合第三方權威機構鑒衡認證對210至尊670W雙玻組件(2.384×1.303m)也進行了風洞測試，結果顯示，組件通過了62m/s，相當于17級超強大風的極限風速考驗。
兩款組件(2.384×1.303m)大小相同，測試結果卻大相徑庭，為什么?答案很簡單，設計不同。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，早已進行了充分、透徹、全面的研究，并完成了設計優(yōu)化，確保670W至尊組件具備同樣出色的機械可靠性。
要點1—創(chuàng)新技術無損切割(NDC)全面應用，提高抗隱裂能力
引領行業(yè)，天合光能的210至尊系列產(chǎn)品，全面應用了先進的無損切割技術，比起行業(yè)傳統(tǒng)激光切割工藝，最小電池單元的抗彎強度與整片電池基本相當，即每個最小電池單元的機械強度均達到最高水平，使210至尊組件的抗隱裂能力相對業(yè)內(nèi)常規(guī)產(chǎn)品有了質(zhì)的飛躍。
要點2—找準最薄弱點，優(yōu)化設計，承載力提升27%
當遭受大風等外界壓力時，組件的破壞都是從最薄弱點開始的，即連接處的C面。這在兩家主流廠家的風洞測試中，得到了同樣的驗證結果：組件失效均為螺栓固定的孔位剪切破壞。因此，提高最薄弱點的承載力，是提高組件抗載荷能力最有效和最經(jīng)濟的方式。
1、優(yōu)化邊框設計
主要做法為增加邊框壁厚、增大型腔，采用高強度鋁合金材質(zhì)，確保組件具備超高結構強度。而通過對截面腔體尺寸、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)連接處抗力計算公式
簡單計算便可得出對應承載力。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，相同風壓下，670W至尊組件連接點雖受力增加20%，但優(yōu)化設計后的連接處承載力卻提升27%，可靠性得到進一步增強!
再以青海省作為項目實例說明，取全省最大基本風壓0.5kN/m2為計算值，參考規(guī)范GB5009-2012《荷載規(guī)范》、GB 50429-2007 《鋁合金結構設計規(guī)范》、NB/T10115-2018《光伏支架結構設計規(guī)程》可知，全省范圍內(nèi)節(jié)點處作用力遠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)
假設風力等級繼續(xù)提高、風壓加大，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級大風的節(jié)點受力。這與風洞實驗室環(huán)境下，至尊670W組件通過17級超強大風的極限風速考驗得結果基本一致，其機械可靠性得到實驗室與項目應用兩種環(huán)境下的雙重驗證!
要點3—極端環(huán)境，采用螺栓+壓塊安裝方式
光伏應用的全球化及場景多元化對組件性能提出了更高需求，比起組件設計，安裝方式對可靠性的保障同樣至關重要。針對高緯度地區(qū)特別是惡劣的大風大雪地區(qū)，可采用螺栓+壓塊的連接方式，確保雙重保護。
Ø 總結
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、進步著。
樹木在森林中相依偎而生長，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)勢互補、攜手共進，提出問題更解決問題，共推行業(yè)發(fā)展!
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