为何环境测试对光伏发电的成功至关重要？

如今，太阳能发电日益普及，是世界各国实现能源转型的重要途径。然而，光伏组件并不是在所有场景下都表现良好。因此，环境测试对保证光伏发电系统达到预期收益至关重要。以下是组件进行环境测试可以实现的一些具体目标。

分析衰减速度

很多组件龙头称其产品可以使用25年。然而调查表明，组件退役的时间往往要早得多。研究人员对产生此现象的原因展开了探究。

美国国家标准与技术研究院(NIST)的一个研究团队发现，运营环境对组件中大量使用的塑料(包括聚酰胺)的作用，会导致其背板过早开裂。

该团队从自世界各地收集使用多年的组件并对其进行分析。化学和机械测试显示，湿气和水会侵蚀背板表面。而由于紫外线可以穿透组件的电池间隙，导致侵蚀更为严重。其主要原因是，塑料材质的背板在水汽、紫外线、温度的作用下会发生降解,并在这一过程中会产生乙酸，从而导致背板由内而外地腐烂。

也有研究人员对此进行了长达五年的测试，收集了相关的天气和组件性能数据。通过太阳光的强度、波长和角度等参数可以确定哪些组件可以达到预期寿命，哪些组件会提前失效。这些发现有助于光伏组件制造商改进产品，并增强客户信任。

评估安装在不同地点的表现

光伏组件在某一地区的应用表现并不能以偏概全。然而，通过环境测试，我们可以确定哪些地区最适合开发光伏资源。根据行业分析师预计，化石燃料发电需求将在2029年达到峰值，但可再生能源可能需要数年时间才能替代化石燃料。然而，对光伏组件进行可靠的测试，可以使人们更愿意使用光伏。

亚利桑那州立大学的研究人员开发了一种基于物联网(IoT)的测量系统，该系统可以测量组件电压与光强度的函数关系。该系统具有便携性，便于从不同位置获取数据并进行比较。

参与了该项目研究的Joseph Karas解释说：“天气对亚利桑那州光伏发电系统的影响与威斯康星州或路易斯安那州的情况大不相同。从各种气候和地点收集数据，有助于普适性光伏电池和系统的开发。”

对于需要融资的光伏项目来说，这些数据也很必要。比如，银行需要可靠的数据来衡量项目的投资收益，来决定是否对该项目进行投资。

避免组件在运输过程中破损

光伏组件制造商花了很大功夫制造客户满意的产品，使其更好地适应户外环境。但测试组件能否在运输过程中保持完好也同样重要。否则，在运输过程损坏造成的损失会影响制造商利润。

例如，研究人员试图解决运输过程中由于颠簸而导致组件可能出现的微小裂缝。他们进行了模拟测试，以模拟叉车和托盘以及空中和地面运输过程中的环境和条件。

在实验中，光伏组件需要进行各种测试，例如从斜坡上滑下，跌落冲击，堆叠存放，以及随机强烈振动等。研究人员还采用工具记录在测试期间的环境温度和湿度。

随后，该研究小组对组件及其外包装进行了目视检查。他们还检查了功率下降和电池破损情况。其目标是在测试后功率下降不超过3%，破损率小于1%。他们相信这些研究和测试的结果将有助于制造商改进自己的整体设计以及包装，以减少与运输相关的问题。

采用更多的新技术

研究人员还开发了测试新型组件的创新方法。他们的研究工作可以帮助人们了解何种方式最为有效，而何种方式则不适合大规模推广，从而帮助光伏行业进步。

例如，很多人对钙钛矿组件感兴趣，因为实验表明其效率与传统硅基组件几乎相同，但成本却低了约10倍。然而，这些评估是在实验室内对毫米级样品进行的，并没有进行实际的环境测试。

研究人员为此开发了一种全新的更加快速的测试方法。测试采用一种特殊机器，机器中有一些3D打印的配件。这种方法可以一次处理12块钙钛矿电池样品，将测试时间从几小时缩短到几分钟。虽然这种评估仍然在室内进行，但这种方法可以创建数据库。此数据可以帮助研究人员确定未来的测试对象，和获取更多的科研经费。

研究人员证实，他们目前采用的方法可以每天测试数千块光伏电池。这意味着新技术将以更快的速度得到应用。而光伏技术的不断进步，也会激发人们对光伏发电的兴趣。

预测组件在风暴期间的性能

组件测试也可用于展示其在冰雹、暴风雪等恶劣天气下的表现。天气恶劣的地区并不意味着不能安装光伏。然而，准确预测天气对组件运维产生的影响可以帮助人们决策。

研究人员查看了来自美国24个州的800个光伏电站的数据，收集了研究地点的运维记录、天气报告和光伏发电统计数据。

他们得出的结论是，恶劣的天气会对光伏设备产生多种影响。例如，组件接收的光照总量将会减少，从而对降低发电量。此外，受恶劣天气影响，光伏组件需要维护的时间可能跟早。

研究人员采用机器学习技术帮助分析大量数据。他们发现暴风雪对光伏发电的影响最为显著，其次是飓风。此外，光伏电站的使用年限影响了其经受风暴的程度。该团队希望其研究不限于极端天气事件，而能扩展至对高温等长期恶劣天气的研究。

预测光伏项目的投资回报

虽然开发光伏项目可以带来回报，但无法保证其发挥优异的性能。环境测试可以减少出现不利结果的机会，最大限度地减少意外，并使光伏开发商进行更明智的投资。

责任编辑：周末