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下冰雹会把光伏板砸坏吗?

下冰雹会把光伏板砸坏吗?

财经
这个话题,缘起昨天大家在DD茶馆讨论广州的极端天气。

当大家都在担心冰雹连鸡都能砸死的时候,某新能源投资人在担心不一样的事情:

“屋顶光伏不得被砸烂了”
这投资人的职业素养,炒股绝对够敏感,随后又人有说了句:
“好事,砸坏了需要置换一波,成功去库存。”
好的。
至此我已经不知道他们是不是在开玩笑了,接下来是干货时间了,让我们来好好学术一番。
下冰雹会把光伏板砸坏吗?
01.下冰雹确实有可能对光伏板造成损害
冰雹对光伏模块的影响主要体现在以下几个方面:
  1. 物理损伤:冰雹的冲击会导致光伏模块表面的玻璃破裂或破碎,从而影响太阳光的入射和光伏电池的发电效率2。此外,冰雹还可能在光伏模块的结构中产生微裂纹,进一步降低发电功率16

  2. 性能下降:冰雹造成的物理损伤不仅直接影响光伏板的外观,还会导致光伏模块的发电效率下降。例如,当光伏模块的前玻璃表面出现裂纹时,会减少太阳光的入射量,进而降低发电效率2。研究还表明,冰雹冲击会导致光伏模块发电功率损失2.33%到4.83%1

  3. 安全性和可靠性问题:由于冰雹可能导致光伏模块受损,因此提高光伏系统的安全性和可靠性变得尤为重要。制造商通常会保证光伏系统能够抵抗一定大小的冰雹冲击,例如高达25毫米的冰雹12。然而,这并不意味着所有光伏系统都能完全免受冰雹损害。

  4. 检测和评估:为了评估冰雹对光伏模块的影响,可以采用红外热成像技术来检查受冰雹影响后的光伏模块状态,并确定哪些模块可以继续使用13。这种方法可以帮助快速识别出因冰雹冲击而损坏的光伏模块,从而采取相应的修复或更换措施

02.具体哪些光伏模块设计和材料能有效提高抗冰雹能力?

为了有效提高光伏模块的抗冰雹能力,可以从以下几个方面进行考虑和设计改进:
  1. 采用复合材料层合板:根据3537的研究,复合材料层合板在抗冰雹冲击性能方面表现出色。特别是正交铺层层合板具有较强的抵抗分层能力,而准各向同性铺层层合板则具有较强的抵抗变形能力。这表明通过选择合适的铺层方式和材料,可以显著提高光伏模块的抗冰雹能力。
  2. 模块化设计:根据31的研究,模块化设计的太阳能板在遭受损坏时,能够更容易地更换受损部分,而不是整个面板都需要更换。这种设计不仅提高了维修的便利性,也间接提高了光伏模块的耐用性和抗损害能力。
  3. 考虑光伏模块的结构可靠性:根据29的研究,通过对光伏模块进行强制性的抗冰雹测试(如IEC 61215和IEC 61646标准),可以确保其在极端气候条件下的结构可靠性。这意味着在设计光伏模块时,应充分考虑其在面对冰雹等自然冲击时的稳定性和耐久性。
  4. 优化光伏模块的布局和方向:根据34的研究,在雪覆盖条件下,光伏模块的布局和方向对其性能有显著影响。虽然这项研究是在雪覆盖条件下进行的,但同样的原理也可以应用于冰雹冲击的情况。通过优化光伏模块的布局和方向,可以在一定程度上减少冰雹对光伏模块造成的损害。
  5. 增强光伏模块的防护措施:虽然没有直接的证据指出具体的防护措施,但从3537的研究中可以推断,通过采用更坚固的材料和结构设计,以及可能的表面涂层或覆盖物,可以进一步提高光伏模块的抗冰雹能力。

通过采用复合材料层合板、实施模块化设计、确保结构可靠性、优化布局和方向以及增强防护措施,可以有效提高光伏模块的抗冰雹能力。这些措施不仅可以提高光伏模块的生存能力,也有助于降低维护成本和延长使用寿命。

03.如何通过模拟研究优化太阳能电池的结构以提高其抗冰雹性能?

为了通过模拟研究优化太阳能电池的结构以提高其抗冰雹性能,我们可以采取以下步骤:
  1. 建立数学模型:首先,需要建立一个精确的太阳能电池数学模型。这个模型应该能够模拟太阳能电池在不同环境条件下的性能,包括辐照强度、温度等42。可以参考已有的硅太阳电池工程用数学模型,该模型基于电子学理论,使用标准测试条件下的参数,并引入系数来考虑环境影响42

  2. 模拟冰雹冲击:利用改进的硅太阳能电池非线性工程简化数学模型,模拟冰雹对太阳能电池的冲击效果。这一步骤可以通过Matlab/Simulink工具进行,该工具能够提供强大的仿真分析能力44。通过模拟不同大小和速度的冰雹对太阳能电池的影响,可以评估其抗冰雹性能。

  3. 优化设计参数:根据模拟结果,调整太阳能电池的设计参数,如材料类型、厚度、表面纹理等,以提高其抗冰雹性能。这一步骤需要综合考虑太阳能电池的能效和抗损伤能力。可以参考《Meteorological-Data-Based Modeling for PV Performance Optimization》中提出的优化模型,该模型通过整合总辐照量模型与PV温度模型,找到了最佳的全年安装参数40

  4. 进行实地测试验证:在实验室环境中完成初步的模拟研究后,应进行实地测试以验证优化后的太阳能电池结构的实际效果。可以参考《Study of Solar Radiation in View of Photovoltaic Systems Optimization》中提到的方法,通过天文计算和大气建模来补充气象数据,以更准确地模拟实际环境中的太阳能电池性能43

  5. 持续迭代优化:根据实地测试的结果,继续调整和优化太阳能电池的设计参数。这一过程可能需要多次迭代,以确保太阳能电池在各种环境条件下都能保持高性能。

通过上述步骤,可以有效地通过模拟研究优化太阳能电池的结构,以提高其抗冰雹性能。这不仅需要精确的数学模型和先进的仿真工具,还需要综合考虑太阳能电池的能效和抗损伤能力,以及实际环境条件的影响。
——参考文献太长,只截取部分
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