系统工程

从沃尔玛起诉特斯拉看工商业屋顶光伏的火灾风险

2020-05-14 08:16:02 光伏测试网

2019年8月,美国零售巨头沃尔玛在对特斯拉提起的诉讼中称,由特斯拉负责在沃尔玛240家门店屋顶安装和运营的太阳能系统,截至2018年11月,至少有7家门店的太阳能电池板发生火灾,而且仅2018年的3-5月短短三个月内就发生了三起门店太阳能系统火灾事故。

(来源:微信公众号“光伏测试网”ID:testpv)

TestPV已有两篇文章专题报道并讨论了这一诉讼:

尽管在诉讼中沃尔玛已经指出了特斯拉运维中存在的隐裂、热斑、接头漏电、电线磨损等可能导致火灾的证据,但最近通过查询沃尔玛屋顶工商业光伏电站的资料,发现这些电站还存在着另一个重大安全隐患:组件边框泥带形成的严重热斑温升。

工商业屋顶光伏组件边框泥带的形成

组件表面积灰集会所所有光伏电站的通病,但因积灰而形成边框泥带在户用光伏屋顶电站很少见,在平屋顶的支架安装中有很少见。那为何沃尔玛的屋顶光伏组件会有泥带形成呢?

沃尔玛的屋顶大多是平屋顶或彩钢瓦屋顶,因此其安装或是用支架,或是直接在彩钢瓦表面铺设:

从沃尔玛屋顶电站的火灾现场也可以看出,其安装是因地制宜,倾角并不大。

不要以为美国的空气干净,大型超市一般都是在交通便利的公路附近,其扬尘和组件积灰也不容忽视:

组件表面的积灰,如果周边环境好,下雨或清洗多,一般通过清洗运维或正常的下雨即可冲走。但在组件边框处,由于边框会比组件玻璃表面高出近2毫米,导致组件边缘出现一个小台阶。当组件安装的倾角小于15度时,这个台阶造成的积水足以覆盖到组件表面。

著名的高铁南京南站BAPV项目运行时的照片是这样的:

常州火车站附近500米处,一工商业屋顶同样因为倾角低,形成的泥带是这样的:

江苏无锡的著名企业无锡威克集团有限公司是全球压缩机行业的龙头,其总部安装了3.3MW屋顶光伏项目。尽管该公司非常注重运维,但即便是频繁的运维,也无法阻挡边框泥带的形成和泥带对边框处电池形成的不可逆伤害。

边框泥带,火灾猛于虎

边框处的泥带到底有什么不好的影响?此前已有多篇文章描述过(请参考文末推荐阅读)。然而此前的讨论重点多集中在电池片遮挡对发电量的影响以及PID效应、彩虹膜效应等对组件电池寿命的影响。

而从沃尔玛起诉特斯拉的案例中,我们可以清楚地了解到,因为热斑效应造成的温升将直接导致火灾!

貌似很专业的特斯拉公司在对沃尔玛的屋顶运维中发现了隐裂,然后他们是这么处理的:

隐裂本来就会造成热斑了,特斯拉竟然还在热斑处用胶带做了标记,对该处的阳光造成更大的遮挡。

而一年中,发电量最高的季节就是在春夏之交,阳光充沛的同时环境温度低,因而光伏阵列的电流是最大的。

难怪2018年3月-5月,沃尔玛连续发生三起屋顶光伏电站起火。

而泥带遮挡下的屋顶电站,其红外照片显示的热斑效应,比隐裂更严重,因为其面积更大,而且由于组件安装水平方向的倾斜会造成泥带在组件下沿的一边更宽,在组件下沿的一个角积聚的泥带更多,遮挡更严重,该部位在红外照片中尤其明亮:

我们再一起看看☞☞一个组件的起火过程:

边框泥带,如果由于热斑而造成火灾,其后果远比损失一些发电量要严重几万倍,因为烧掉的将是整个房屋、园区!

边框泥带,运维从源头开始

尽管因泥带造成火灾的可能性很低,但沃尔玛屋顶电站热斑效应的集中出现和发生的多起火灾,对于全光伏行业都是一个警示。而消除积灰和泥带,必然要从运维做起。

所谓运维,行业最普遍的莫非是清洗。在冲刷的过程中,由于边框会积聚泥水,因而在运维中还需对边框处的积灰和泥水进行专门的清洗;如果是已经形成的泥带,由于是晒干后结在玻璃表面,就像顽垢一样,需要用特殊的工具清理,或用高压水枪进行长时间的冲刷。

因此,如果在泥带形成之前,能够让组件表面冲刷下来的泥水在边框处无法积聚,能排干净,那就能从泥带形成的源头解决问题,消除泥带。

有需求,就有创新。

最近,一个排水除泥的小创意,让边框不积泥水的愿望成了现实,让低倾角的工商业屋顶光伏电站彻底告别泥带和积水。

在成都一位于公路附近的低倾角户用光伏屋顶上,安装了排水除泥器和未安装的组件,其边框积灰是这样的:

在上图中,红色圆圈内是安装的排水除泥器。在该户外试验中,由于安装前刚下过雨,因此安装时对两块组件表面都做了清洗,安装时都是干净的。

安装后10天左右,图的左半部分主要是未安装排水除泥器的组件,下沿边框处已经再次积聚形成泥带;图的右半部分主要是安装了排水除泥器的组件,下沿边框处基本没有积灰形成。

经过这一明显的对比,该屋顶项目的组件已经全部装上了排水除泥器,业主从此告别泥带的困扰。

对于这一项目安装后的除泥效果以及发电增益,TestPV微信公众号将持续跟踪,随时为大家报道最新的进展,并分析汇总,敬请关注。在下面的推荐阅读中也有更多的相关介绍。

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