DNV ： 2024 安装在海盗上的双面光滴组件的风速和后部分撕破分裂报 （ 英文版 ）

WHITEPAPER 风雪和玻璃 BI﹤ACIALPV模块 轨道上的ft丘 太阳能发电场中跟踪器上的非大型双面光伏组件上的中层风速与后部玻璃破损之间的相关性 作者: DarrylWangAndiHermawanEvanWoolard 安装在跟踪器上的双面光伏组件上的风速和后部玻璃破损 CONT62NTS 1. 2.光伏系统设计5 3.方法5 4.结果和讨论6 5. 致谢9 参考文献9 -2- 摘要 据作者所知，这是第一份有现场记录证据的报告，表明 不高但中等的风速是对安装在位于亚太地区的太阳能发电场中的跟踪器上的双面光伏组件的大规模(>15%)后玻璃破裂的主要影响或触发因素。 在安装在单纵向(1P)单轴跟踪器上的非大型玻璃/玻璃双面光伏组件上的中层风速记录和后部玻璃破损之间发现了时间和空间相关性。对于时间相关性， Intra-daymid-levelwindspeedclusterwerefoundtoconsistentlyprecedemajoronsiteO&Meventsthatincludingorcanberelatedtoglassbreakages.Goodspacecorrelationwasalsoobserved,wheretheareawithhighestglassbreakageconcentrationsw 占所有中层风速记录的约75%的站点。然而,最大风速远低于可以施加超过典型模块设计风载荷的风载荷的阈值,表示与其他工程一致的工程缺失环节。还讨论了现场发现的玻璃裂纹模式。希望这项工作可以帮助光伏研发界加强对寻找缺失环节的关注。 -3- 1.INTRODUCTION 近年来，安装在基于单轴跟踪器的太阳能发电场中的双面光伏组件中的玻璃破损越来越多地被报道[1]-[6]。虽然早期对跟踪器模块故障的关注是由于扭转疾驰而引起的2P跟踪器[1]，但自2020年以来，越来越多的报道称后部玻璃破损困扰着安装有1P跟踪器设计和大规格（≥2.5m）的太阳能发电场。2[4])双面 玻璃/玻璃模块的长边由短支架[2]-[4]支撑（图1显示了一个例子）。 重要的是，此类破损发生在没有高风速（我们称之为“阈值风速”）的情况下，这些事件可以根据模块制造商的设计风荷载对认可的模块安装设计（通常为〜400mm）安装在此类跟踪器设计上[2]-[6]。鉴于跟踪器系统已经是主流，这代表了不祥故障模式的现有工程知识差距。 光伏设计[2]，如果没有解决，可能会在全球太阳能脱碳驱动中产生广泛的影响。虽然提供了许多假设的解释[2]-[6]，但几乎没有明确的证据来进一步引导人们对任何假设的关注。 在这项工作中，我们报告了在1P跟踪器上遇到>15％的双面光伏模块小于大型模块格式，这些跟踪器受到太阳能发电场后部玻璃破损的影响。此外，与主要内场O＆M事件（包括玻璃破裂）相比，在太阳能发电场内和时间上，中层风速水平也与玻璃破裂密切相关，这表明玻璃破裂受到中等影响水平风速事件远低于阈值风速。这是第一份现场记录之间具有这种相关性的报告。 本出版物中的所有数字都是实际相遇的代表性插图，并且某些细节故意保持模糊，范围很广，但是此处的整体演示仍然可以传达实际相遇的类似故事。 图1 典型的1P单轴跟踪器设计，带有框架双面双玻璃144半切电池光伏组件。图片取自[7]。 2.光伏系统 太阳能发电场详情如下： 信誉良好的品牌，144 个半切c-Si电池 双面，2毫米玻璃正面和背面， 3个接线盒，30-35毫米框架。 模块 模块区域 2.0-2.3m之间2 安装结构 IP单轴跟踪器，短安装到中部 模块的长边框架。 10-50MWp， 2-7岁，位于亚太地区。 太阳能农场 站点布局大致为矩形，两个气象站各有一个风速计（风速传感器；〜3m高），记录自 COD以来的每分钟风速数据。 3.M62%THOD 审查了由太阳能发电场所有者编写并记录在两个不同日期的两份文件，其中包括带有玻璃裂缝的模块及其在太阳能发电场中的位置。最新的文件日期在2023年第二季度至第三季度，而较早的文件日期在前者的12个月内。自工厂COD以来，每月的运行和维护记录进行了审查。还审查了来自太阳能发电场两个气象站的气象数据，包括每分钟风速。对各种数据进行了全面评估。还进行了现场访问以评估具有玻璃裂纹的模块。还对模块生产批次和玻璃供应商/批次进行了评估，但没有明确的相关性。 玻璃破裂被发现。随后的重点是裂纹模式和风速数据。 4.研究与讨论 A.裂纹模式 Fromonsiteinspections,glasscrackswerefoundonlyontherearglassofthebifacemodules.Thecrackspatternsaresimilarthoseinheat-enhifiedglassshowninFigure2 这与模块数据表中所示的模块中使用的热强化玻璃一致。 退火热强化完全回火 图2 退火、热强化和全钢化玻璃的裂纹图案[8] 图3 在破裂模块的后玻璃中发现的典型裂纹图案。红线是大部分在长边框架方向上延伸的裂纹图案，而橙色线是靠近 短边框架，一些最终转向模块的中心。 ENCAPSULANT 前玻璃 2 3 后玻璃 4 1 图4 压缩（黄色箭头）和拉伸应力（红色箭头）施加在层压弯曲的层压件的每一层上。在玻璃/密封剂界面 (3&4),存在界面反作用力,而在空气侧表面(1&2)处的压缩和拉伸应力是独立的。 还发现大多数后部玻璃裂纹沿平行于模块长边的方向延伸，并最终进入3个接线盒之一（图3）。长边裂纹路线和后玻璃裂纹与现场观察一致,即大多数模块在中心沿短边方向有轻微但视觉上明显的向下弯曲(注意,跟踪器安装在长边模块框架的中间部分)。图3中的这些裂纹路径与后玻璃中3个接线盒位置处的钻孔的存在一致,这些钻孔可以充当应力集中器点,这是后玻璃的倾向。 （与前玻璃），当模块层压板处于向下弯曲状态时（图4），在拉伸应力下首先断裂，并且当弯曲沿其短边时，玻璃裂纹将在模块长边方向上传播（图4）。 虽然裂纹图案可以通过非钢化玻璃中的模块弓形和钻孔来解释，但并不能确定这些足以作为玻璃破裂的触发因素。 2 1 B.风速记录与运维记录 图5 太阳能发电场区域的代表性矩形草图，带有整个站点的裂纹模块的代表性空间热图（蓝色 ）。黄色方块代表两个现场气象站1和2（我们称它们为“ST1”和“ST2”）。 还注意到，最大风速低于15m/s（图7）。根据内部计算，它是 根据模块制造商的安装手册，在模块/跟踪器短安装设计上施加1600Pa 设计风载荷所需的阈值风速低于2.5倍。这与在没有显著风速事件的情况下 双面模块开裂的其他发现一致[2]-[6]。 图7显示了自COD以来的中层风速记录的时间图，这表明中层风事件发生在很少的几天，中层风集群（每天≥3次）仅发生在几个选定的日子（非常罕见）。 有趣的是，从每月的O&M记录和其他文档中，我们发现了四个O&M活动（图7中的黄色覆盖层），它们直接或可能与模块玻璃破裂有关，这些活动似乎始终发生在上述很少发生的中层风力集群日之前（参见图7中黄色覆盖层上的数字）。 1.模块后部玻璃裂纹，随后重复检查（连续多个月） 2.逆变器的绝缘电阻(Riso*)问题 3.模块玻璃破损计数文档(早期) 4.模块玻璃破损计数文档(最新) *逆变器中的Riso问题可能是由早晨的露珠通过玻璃裂缝将内部PV 模块电路电连接到接地引起的。 80% 70% 60% 50% 风速记录份额>10m/s 40% 30% 20% 10% ST1ST2 0% 图6 自COD以来，图5中两个气象站的风速记录累计计数超过10m/s的份额。 根据最新（2023年第二季度至第三季度）模块裂纹计数的桌面分析，破损计数>所有模块的15％。 图5显示了太阳能发电场的站点，其中包含两个气象站（ST1）和（ ST2）的破损和位置的空间热图，每个气象站都有风速计。该热图显示 ，尽管玻璃破损分布在站点上，但仍有较高浓度的选定区域（尤其是右侧）。较早的模块裂纹计数具有 10-15％的破损率，并显示出与图5相似的空间分布，但密度较小。 根据自COD以来的每分钟风速记录，中级风速水平的累积计数（>10m/s） 14 13.5 13 12.5 12 风速[m/s] 11.5 11 10.5 10 9.5 9 1234 ST1ST2天[A.U.] 图7 (图6和图7)表明(1)中层风速计数远小于总量的0.01%,这似乎表明中层 风速在现场并不常见,(2)ST2比ST1(图6)占~3倍的计数,这似乎在空间上与图5中的玻璃破损热图具有良好的相关性。 在图5中的现场气象站1（ST1）和2（ST2）中测量的中层风速（>10m/s）记录；黄色框覆盖显示了四个主要的O＆M事件的时间和时间。x轴全范围可长达7年。 所有上述风速和玻璃裂纹观测表明，模块玻璃破裂在空间和时间上都与中层风速事件有很好的相关性，并表明这些中层风速事件对模块玻璃破裂有重大影响或是触发因素。此外，记录的最大风速远低于阈值风速 需要超过模块设计风荷载，现有的风荷载工程设计对1P单轴跟踪器（包括短支架）的理解可能不足以缓解内场模块故障模式[2]-[6]，这代表了一个缺失的环节。该报告还显示了非大格式模块也可能发生双面玻璃破损。 在以前的工作中已经提出了几个假设 [2]-[6]来解释在没有高风速的情况下这种意外故障。增加的模块尺寸和更短的跟踪器支撑梁使得模块眼镜从跟踪器支撑的负载演变为承载部件[2]- [4]，使得现有的测试制度不再适合测试内场故障模式。 故障也可能是由于模块上跟踪器系统中存在内场[4]-[6]的不对称风载荷，或者在内场期间同时发生多个应力 operations[9],somethingwhichstaticloading(SML)testsonPVmoduleswouldnothavesufficientlycovered.Therearealsoreportsofdynamicmechanicalload(DML)testsreplicatingtheglassbreakreakdespatternsobservedinfield [4]SML测试漏掉的。希望本报告能帮助光伏研发界进一步引导焦点，寻找现有工程理解中的缺失环节。 5.SUMMARY 我们首次报告有证据表明，风速不高，但中等水平是对 或触发位于亚太地区的太阳能发电场中的跟踪器上的双面光伏组件上的大规模 （15%）后玻璃破损。在安装在单个人像（1P）单轴跟踪器上的非大型玻璃/玻璃双面PV模块上的中层风速记录与后部玻璃破损之间发现了太阳能发电场中的时间和空间相关性。然而,最大风速远低于可施加超过典型模块设计风载荷的风载荷的阈值,这代表了在其他工程中也报告的工程缺失环节。还讨论了现场发现的玻璃裂纹模式，并排除了其原因作为触发因素。希望这项工作可以帮助光伏研发界加强对寻找缺失环节的关注。 ： 作者要感谢MichaelNiu，RachelOh和LowZhengHua的宝贵技术讨论，现场检查和整体项目贡献。 RiHerp [1]D.Valentín，C.Valero，M.Egusquiza，A.Presas，风引起的扭转疾驰引起的太阳能跟踪器故障调查，工程故障分析，135， 106137，2022 [2]T.Weber，“玻璃破损——大规模光伏中日益增长的现象”，在光伏杂志网络研讨会上，2023年11月20日 [3]C.Sillerud，“光伏组件可靠性测试中的当前问题”，第50页thIEEE光伏专家会议，2023年，全体会议。 [4]H.Hieslmair，“应力集中器”，DNV，2023年，https://www.dnv.com/article/stress-centreators-246984 [5]D.Chang，“模块风荷载阻力：标准与