光伏行业：极端天气对光伏电站的运行和经济影响.pdf

光伏行业：极端天气对光伏电站的运行和经济影响。在一个日益由大气化学变化定义的人本世界中，已经出现了两种明显的趋势。一种是极端和非正常天气 事件发生频率和严重程度的增加，后者由气温升高和湿度及降水模式的变化驱动；另一种是光伏（PV） 装机容量的快速加速，包括光伏向新气候区的推广，截至2024年已部署2太瓦（TW）于六大洲，并预计 到2030年将达到8太瓦（TW）。

为确保全球光伏发电的进一步增长，需要关注全球气候趋势和设计光伏系统的机会，以使其能够抵御特 定风暴威胁并快速恢复。传统上，太阳能技术一直是通用商品，而在组件和系统设计中，具体的气候压 力因素一直是一个次要考虑因素。然而，随着太阳能设备遍布几乎所有气候区，针对特定天气威胁的设 计优化正引起关注。本报告全面分析了变化中的天气模式及其对全球光伏系统可靠性和性能的预期影响 。按风暴类别划分，报告涵盖了对光伏电站最重要的极端天气事件：热带气旋、对流风暴、暴风雪、沙 尘暴、热浪、洪水和野火。针对每一类别，报告提供了威胁形势的概述，以及设计和采购的最佳实践、 缓解策略、风暴后评估和后续运行与维护（O&M）策略。

该报告还考虑了光伏系统因天气造成的损坏，这些损坏可分为两类：

1) 灾难性的，例如模块、线路或整个系统的破坏，例如模块从其支架上松脱、机架倒塌、玻璃破碎；以 及2) 亚灾难性的，例如，目视检查结果显示没有可检测的损坏，尽管太阳能电池或其他模块组件可能发 生了内部损坏，只有通过昂贵的成像技术，例如红外（IR）或电致发光（EL）成像才能检测到，未诊断 的损坏可能会随时间恶化，导致加速性能下降或模块组件（例如背板和封装材料）加速老化。

此外，报告承认，太阳能行业的科技创新，包括新材料和组件的普及，给日益加剧的气候压力的世界带 来了不确定性。新兴电池和组件架构的长期可靠性尚不清楚，特别是在极端天气条件下，模块和硬件组 件承受着加速测试所未能捕捉到的综合和循环力。

此外，光伏系统在极端天气下的韧性很大程度上取决于每个风暴的独特特性——包括应力因子的数量和 类型、这些应力因子如何以可预测和不可预测的方式相互作用，以及这种相互作用如何影响系统的组件 。即便如此，围绕最佳实践可以进行一般化推断：1) 场地规划应始终包括对场地特定天气威胁的审查； 2) 设计和采购决策应基于威胁格局。例如，在易遭冰雹的地区，更喜欢前玻璃较厚的组件；在多雪地区 ，无边框组件优于有边框组件；在热带气旋为主要风险的地区，不仅要考虑组件架构，更要考虑固定系 统组件的紧固件和其他硬件。单轴跟踪器的积载算法也必须通过防损跟踪记录进行验证。此外，每个场 地都必须有一套针对天气威胁的特定协议和响应策略，并准备好随时遵循它们。最后，但同样重要的是 ，电站的运行状态必须应考虑。正在施工的站点更容易受到侵蚀，因为缺乏地面覆盖物，更容易受到风害，因为模块可能没有 正确固定并且容易受到飞溅碎片的影响，还可能受到电气损坏，如果电缆和连接器暴露在潮湿中。相比 之下，完全运行的工厂因电气网络损坏而面临现场火灾的风险，并且可能有长时间的电力损失。