核心观点
研报指出，随着太阳能光伏发电在全球范围内的快速增长，以及加勒比地区对化石燃料的依赖性，该地区必须应对飓风带来的挑战，以确保太阳能光伏发电系统在飓风等极端天气事件中的韧性。研报强调了在飓风易发地区建设具有高标准的太阳能光伏发电系统的必要性，以继续支持社区在风暴过后的发展。
关键数据
- 全球太阳能光伏发电装机容量已达到 2.2 太瓦，每天投资额近 90 亿美元。
- 中国、美国和印度是三个最大的太阳能光伏发电市场，这三个国家仅占全球已安装太阳能项目的 1.2 太瓦。
- 2020 年大西洋飓风季节是有记录以来活动最活跃的季节，共有 30 个命名风暴，其中 11 个登陆美国大陆。
- 2024 年 7 月，大西洋形成最早的有记录的 5 级飓风“贝里尔”，摧毁了格林纳达和圣文森特和格林纳丁斯岛的家园和基础设施。
研究结论
- 研究人员对三个在飓风贝里尔路径上的地面安装太阳能光伏发电系统进行了调查，发现了一些导致系统失效的根本原因，包括：
- 模块顶部或 T 型夹具失效
- 框架或支架尺寸不足
- 缺乏横向支架支持
- 螺栓尺寸不足
- 螺栓扭矩不足
- 缺乏减振连接
- 模块设计压力过低
- 模块框架低循环疲劳失效
- 使用自攻螺丝而不是螺栓连接
- 研究人员还发现了一些使系统幸存的常见因素，包括：
- 双立柱桩基
- 模块螺栓连接（没有顶部或 T 型夹具）
- 横向支架支持
- 有结构计算记录
- 有质量保证和质控计划的项目工程师
- 具有减振连接的模块
- 研究人员建议采取以下措施来提高太阳能光伏发电系统的韧性：
- 指定高负载（4,000 帕 uplift）的太阳能光伏模块，并根据结构计算（而不是模块数据表）进行选择。
- 要求根据 ASCE 7 和现场条件进行结构工程，并使用工程师密封的计算结果来确定风力和反作用力以及连接设计（地面安装基础）。
- 与支架制造商确认实际现场条件（地形）是否符合其风洞测试的基准条件。
- 指定螺栓质量保证和质控流程。
- 指定螺栓硬件锁定解决方案。
- 指定模块螺栓连接，而不是顶部或 T 型夹具，或者如果需要顶部夹具，则使用能够独立或分别夹持模块的夹具。
- 要求结构工程师审查由于支架和电气设备而引起的横向载荷。
- 不推荐在 3 级或更高风区的项目中使用跟踪器。
- 指定所有硬件基于 25 年的防腐蚀性能。
- 不推荐使用任何自攻螺丝。
- 指定双立柱固定倾角地面安装，这可以显著降低基础失效风险。
协作建议
- 研究人员建议与太阳能光伏模块供应商合作，实施代表 180 英里/小时飓风风速的静态和动态负载测试，超过当前的 5 级飓风标准。
- 研究人员建议与支架供应商合作，进行代表 180 英里/小时飓风负载的全尺寸和连接测试。
- 研究人员建议与供应商合作，通过第三方审计记录制造商质量、材料来源和认证，并与工程假设保持一致。
- 研究人员建议建立一个区域性和国际性的太阳能光伏发电系统利益相关者社区，定期分享关于新设计和极端风事件的教训。
