文章來源：投稿，不代表光伏們觀點，僅供參考
新加坡太陽能研究所（SERIS）最近的一份報告顯示，全球水面光伏市場將繼續(xù)快速發(fā)展，未來幾年，僅印度、韓國、泰國就有近10GW的市場容量。不占用土地資源和更高的發(fā)電效率使得漂浮電站在全球范圍內(nèi)受到歡迎，但復(fù)雜的水面環(huán)境也提出了更大的挑戰(zhàn)，如何滿足25年設(shè)計使用壽命即是其中之一。
水面光伏浮體材料的20余項性能指標(biāo)
目前國內(nèi)外主流的水面光伏系統(tǒng)均采用浮體+支架方案，浮體一般采用食品級高密度聚乙烯（HDPE）材料，這類材料常用于醫(yī)藥容器、塑料飯盒、食品包裝袋、天然氣輸送管道等，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和環(huán)境友好性。
水面光伏浮體是漂浮系統(tǒng)的基礎(chǔ)，材料性能直接關(guān)系到浮體設(shè)計使用壽命。然而行業(yè)內(nèi)很多廠家對材料性能并不重視或是一知半解，甚至認(rèn)為吹塑時易成型的HDPE就是好料。其實不然，成型性只反映了原料的加工性，很片面。還有些廠家懂一些，但關(guān)注點有些“跑偏”，比如只重視強度、硬度、模量等，認(rèn)為浮體越硬、越抗拉就越好，然而這種類型HDPE材料的使用壽命反而很短。
▲“某品牌”浮體耐環(huán)開性能不佳導(dǎo)致開裂
選擇性能優(yōu)異的原料需要綜合考慮其合成工藝以及20余項關(guān)鍵指標(biāo)。鑒于浮體材料的重要性，頭部企業(yè)陽光電源水面光伏于2017年4月成立水面光伏設(shè)備新材料研發(fā)實驗室，根據(jù)不同水域環(huán)境情況，探索材料力學(xué)性能、耐候性能、環(huán)保性能等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對浮體使用壽命和環(huán)境的影響，同時承擔(dān)原材料檢驗等重要任務(wù)，開展先進(jìn)材料的制備、試模、工藝優(yōu)化、制定評價方法等研究工作，指導(dǎo)并規(guī)范生產(chǎn)和品質(zhì)管控。
▲水面光伏浮體材料測試（陽光水面光伏新材料研發(fā)實驗室提供）
▲基料耐環(huán)開性能檢測結(jié)果表（部分）（陽光水面光伏新材料研發(fā)實驗室提供）
原材料有多項性能指標(biāo)，如熔指、密度、ESCR（即耐環(huán)境應(yīng)力開裂，決定了浮體在長期水浸泡和應(yīng)力共同作用下的抗開裂性能，劣質(zhì)或部分低ESCR的材料直接使用在浮體中會留下長期隱患，導(dǎo)致浮體開裂漏水）和拉伸性能等，其中熔指決定原料的加工性，密度與ESCR有著緊密的聯(lián)系，拉伸性能是老化前后的重要判斷依據(jù)。有的廠家在浮體關(guān)鍵受力部位選用聚丙烯（PP），這也存在風(fēng)險。PP分子上含有大量側(cè)甲基，性能不穩(wěn)定，易老化失效，且脆性大，低溫沖擊強度低，容易斷裂。
▲“某品牌”PP材料浮體螺母老化發(fā)白
不同原料供應(yīng)廠家生產(chǎn)工藝不盡相同，市面上的HDPE原料也有差別，其性能也有一定的區(qū)別，因此來料檢測是一項重要工作。
▲系統(tǒng)老化試驗及快速老化測試方法開發(fā)（ 陽光水面光伏新材料研發(fā)實驗室提供）
▲耐候改性前后氧化誘導(dǎo)時間對比 （陽光水面光伏新材料研發(fā)實驗室提供）
據(jù)悉，陽光水面光伏評估了40余種牌號的HDPE材料，結(jié)合聚合方式和耐環(huán)境應(yīng)力開裂等性能優(yōu)選基料。同時，選取不同的耐候助劑，測試和對比了不同老化體系，為制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)。基料方面，篩選出十余款產(chǎn)量穩(wěn)定、性能優(yōu)異的大中空吹塑級HDPE；母料方面，通過系統(tǒng)性試驗獲得最佳抗氧/抗紫外線復(fù)配體系，成功開發(fā)出滿足使用要求的耐候配方。但這種程度的來料檢測僅限于個別水面光伏設(shè)備生產(chǎn)廠家，大部分廠家并沒有相應(yīng)的檢測能力，難以選擇最合適的材料。
廣西漂浮電站（灌溉水庫）
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是保障
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命的基本保障，也給生產(chǎn)廠家劃了一條紅線。《NB_T 10187-2019水上光伏系統(tǒng)用浮體技術(shù)要求和測試方法》、《T∕CPIA 0016-2019 水上光伏發(fā)電系統(tǒng)用高密度聚乙烯浮體》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了許多重要的材料性能指標(biāo)，其中的紫外老化、氧化誘導(dǎo)時間、耐環(huán)境應(yīng)力開裂等指標(biāo)直接影響浮體的使用。
馬來水面漂浮電站（酸性水質(zhì)水域）
在制定以上標(biāo)準(zhǔn)過程中，陽光水面光伏原材料研發(fā)實驗室提供了大量的可靠數(shù)據(jù)，解決了紫外老化、濕熱老化標(biāo)準(zhǔn)判定等爭論較大的問題。其中，陽光水面光伏聯(lián)合國家光伏檢測中心對浮體材料耐候老化性能及檢測方法做了系統(tǒng)性測試評估工作，通過不同原材料和規(guī)格的樣品，以及不同光源和輻照強度的紫外老化試驗箱，耗時兩年評價了材料耐候性能以及適用于漂浮光伏行業(yè)的快速、可靠的測試方法，結(jié)合長期的實踐發(fā)表了《漂浮式水上光伏系統(tǒng)用浮體材料快速老化評價方法》。
大型近海水域漂浮電站
PV Magazine近期的一份研究報道顯示，目前全球已有35個國家和地區(qū)擁有正式運營的漂浮電站，另有30余個國家和地區(qū)正在建設(shè)或積極開發(fā)新的漂浮項目，全球總裝機容量已達(dá)2.6GW，并且繼續(xù)保持快速增長的勢頭。但在擁抱漂浮光伏全球市場大發(fā)展的同時，我們也要認(rèn)識到這個光伏市場新興支柱所面臨的問題，部分頭部企業(yè)已經(jīng)看到了這些問題，并且做了許多深入的研究工作。水面光伏浮體能否達(dá)到25年設(shè)計使用壽命，也許時間可以證明一切，我們不妨拭目以待。
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