1. Problemas actuales de Seguridad de la generación de energía fotovoltaica

En los últimos años, con la reducción del costo del sistema de energía solar fotovoltaica, el costo de la energía eléctrica es mucho menor que el costo de la generación de energía de combustibles fósiles convencionales, como el carbón, el petróleo y el gas, y el costo de la generación de energía nuclear.

En el pasado, con el fin de reducir el costo del sistema de generación de energía fotovoltaica, las empresas fotovoltaicas y las instituciones de investigación y desarrollo dedican la mayor parte de sus esfuerzos a mejorar la eficiencia de la conversión fotoeléctrica y reducir el costo del sistema. Estos dos enfoques rara vez se centran en la diversidad de escenarios de aplicaciones fotovoltaicas y en las amenazas potenciales que plantean las actividades humanas.

En los últimos 20 años, la energía fotovoltaica se ha originado en los Estados Unidos y Europa. La capacidad instalada mundial representa la proporción de la producción mundial de electricidad. Parece que el desarrollo de la industria fotovoltaica ha entrado en una fase industrial madura, pero todavía queda un largo camino por recorrer para el uso universal de la producción humana. Hay una larga distancia. Al mismo tiempo, la sustitución de la energía renovable por la energía fósil sigue siendo un proceso largo. La revolución energética no es una cosa de la noche a la mañana.

La industria fotovoltaica ha pasado por 20 años desde su creación hasta su industrialización y 15 años en China. Aunque China se ha convertido en el mundo & # 39; Como el mayor país de fabricación y aplicación fotovoltaica de China, no se han producido cambios revolucionarios en la aplicación fotovoltaica. Todavía utilizan circuitos de serie para crear un voltaje DC más alto, luego a través de inversores centralizados para AC y DC. Conversión, entrada de corriente alterna en la red. El voltaje de hasta 1000 V se forma en el circuito de serie en el lado DC. En los últimos años, con el fin de reducir el número de cables en el lado DC, la tensión de corriente continua comenzó a aumentar a 1500v.

Desde el comienzo de la industrialización fotovoltaica, este principio del sistema ha formado un modelo de pensamiento fijo. La mayor ventaja de esta tecnología es que el voltaje de una sola célula formada por la Unión PN fotovoltaica es generalmente de 0,5 ~ 0,6 V, y la relación inversa entre la corriente y el voltaje determina que sólo el voltaje más alto puede obtener una corriente más baja, reducir la pérdida de Resistencia del sistema, mejorar la eficiencia del sistema y reducir el costo del sistema. Esta ha sido la idea de los últimos 20 años y sigue desarrollándose hasta el día de hoy.

El riesgo parece ser menor si la opción de ruta técnica se utiliza únicamente para la generación de energía en tierra y los sistemas existentes de montaje de soportes de techo. Sin embargo, con más y más centrales fotovoltaicas en el techo en funcionamiento, la gente encuentra que esta ruta tecnológica se enfrenta a más y más problemas y desafíos de Seguridad. En particular, el 22 de agosto de 2019, CCTV Finance Report: Wal - Mart ha encendido la energía fotovoltaica en los tejados de siete centros comerciales en los últimos 11 meses. Wal - Mart demandó a la ciudad de Tesla solar de los Estados Unidos por desmantelar la energía fotovoltaica del techo y por daños y perjuicios. Este incidente ha suscitado una preocupación generalizada por la seguridad de la generación de energía fotovoltaica.

De hecho, en China, con el desarrollo de la mitigación de la pobreza fotovoltaica y el desarrollo rural distribuido en los últimos años, los incendios de las centrales fotovoltaicas en los tejados ocurren con frecuencia y se han convertido en un factor importante que amenaza a las personas. Esta es la seguridad del edificio. En la actualidad, no se dispone de datos estadísticos detallados sobre la probabilidad de incendio de las centrales fotovoltaicas, pero la tecnología de generación de energía fotovoltaica en el techo, que se basa principalmente en HVDC, ha planteado un riesgo potencial para la seguridad de los edificios y debe prestarse gran atención a ella.

Con este fin, en 2014 y 2016, la UE y los Estados Unidos aprobaron leyes que exigían que las instalaciones fotovoltaicas en los tejados estuvieran equipadas con interruptores inteligentes. Los voltajes máximos establecidos son 60 voltios y 80 voltios, respectivamente. En 2020, China aprobó el Código Técnico para la integración fotovoltaica de la construcción y se refirió a los requisitos de parada de fallos de 80v de la norma estadounidense. Sin embargo, como no es una norma obligatoria, no se ha prestado suficiente atención en China.

Prefacio

22 de agosto de 2019 CCTV Finance Report: Wal - Mart ha estado encendiendo energía fotovoltaica en los tejados de siete centros comerciales en los últimos 11 meses. Wal - Mart demandó a Tesla Solar City por todas sus instalaciones fotovoltaicas en los tejados de los Estados Unidos y por daños y perjuicios. Este incidente ha suscitado una preocupación generalizada por la seguridad de la generación de energía fotovoltaica.

Techo fotovoltaico

De hecho, en China, con el desarrollo de la mitigación de la pobreza fotovoltaica y el desarrollo rural distribuido en los últimos años, los incendios de las centrales fotovoltaicas en los tejados ocurren con frecuencia y se han convertido en un factor importante que amenaza a las personas. Esta es la seguridad del edificio. En la actualidad, no se dispone de datos estadísticos detallados sobre la probabilidad de incendio de las centrales fotovoltaicas, pero la tecnología de generación de energía fotovoltaica en el techo, que se basa principalmente en HVDC, ha planteado un riesgo potencial para la seguridad de los edificios y debe prestarse gran atención a ella.

Con este fin, en 2014 y 2016, la UE y los Estados Unidos aprobaron leyes que exigían que las instalaciones fotovoltaicas en los tejados estuvieran equipadas con interruptores inteligentes. El voltaje máximo establecido es de 60 V y 80 V, respectivamente. En 2020, China aprobó el Código Técnico para la integración fotovoltaica de la construcción y se refirió a los requisitos de parada de fallos de 80v de la norma estadounidense. Sin embargo, como no es una norma obligatoria, no se ha prestado suficiente atención en China.

Problemas ocultos en la aplicación de la tecnología fotovoltaica a la generación de energía en el techo

En la actualidad, la mayoría de las rutas de la tecnología fotovoltaica en cascada consisten principalmente en más de 20 módulos, formando una cascada, formando 1000 V, 1500 V de líneas de alta tensión de corriente continua en la Caja de fusibles de corriente continua, y luego en inversores centralizados o inversores en cascada para inversores de corriente continua - AC, y luego la fuente de alimentación de corriente alterna en la red.

En el proceso de la serie, el voltaje del elemento se superpone para formar el lado DC superpuesto de alta tensión. Con el fin de reducir la pérdida de proceso de la cadena de tuberías y evitar el efecto de la placa corta de la cadena de tuberías, las condiciones de Trabajo (parámetros de funcionamiento de la generación de energía) de los componentes en cada cadena de tuberías deben ser lo más coherentes posible.

Las centrales fotovoltaicas terrestres deben ser planas sobre el terreno para que cada conjunto de cuerdas pueda instalarse en la matriz de soporte en la medida de lo posible. Al mismo tiempo, el mantenimiento diario debe llevarse a cabo para comprobar el punto caliente, la desviación de la corriente de la cadena y la limpieza del polvo, a fin de garantizar la coherencia de las condiciones de trabajo de los componentes internos de la cadena.

Sin embargo, el escenario de aplicación de la generación distribuida, especialmente el sistema de generación fotovoltaica (bipv y bapv) instalado en la superficie del edificio, tendrá más incertidumbre, será difícil mantener y limpiar el polvo, y la consistencia de las condiciones de trabajo de los componentes en serie será difícil de garantizar. Por lo tanto, ampliará la ocurrencia de eventos aislados o de baja probabilidad en el funcionamiento de la central eléctrica terrestre.

Las principales dificultades técnicas y los problemas ocultos de Seguridad de la tecnología tradicional de módulos fotovoltaicos aplicada a la generación de energía en el techo y la fachada de los edificios son los siguientes:

1. Efecto de punto caliente:

Si alguna de las células de la rama de la serie está bloqueada, se utilizará como carga para consumir la energía generada por otras células solares, en cuyo caso el módulo de la célula solar bloqueada producirá calor. Este efecto puede dañar gravemente las células solares y conducir directamente a fallos o incendios. El diseño estructural de la tecnología tradicional de módulos fotovoltaicos tiene tales defectos naturales.

2. Efecto PID:

También conocida como atenuación inducida potencial, es el material de embalaje de los componentes de la batería y su superficie superior e inferior. Bajo la acción de alta tensión, se produce la migración iónica entre la placa de la batería y el marco metálico de puesta a tierra, lo que conduce a la degradación del rendimiento del componente. El efecto PID es la razón principal de la atenuación a largo plazo e incluso la degradación grave del módulo. La atenuación de la Potencia del módulo resultante a veces supera el 50%; La razón fundamental de este peligro es que los módulos fotovoltaicos existentes se conectan en serie para formar una red de generación de energía. Se forma un voltaje de un solo componente de 20 a 30 veces, como un voltaje de 1000 V DC.

3. Diagrama de arco HVDC:

Los módulos fotovoltaicos tradicionales están conectados en serie para formar alta tensión en el lado DC. En la actualidad, los niveles de tensión utilizados son 1000v y 1500v. En el escenario de aplicación de la generación de energía fotovoltaica en el edificio, el voltaje y los paneles fotovoltaicos están en estrecho contacto, lo que constituye una gran amenaza para la seguridad de las actividades humanas. La corriente directa de alta tensión también causa fácilmente el fuego de arco, que representa alrededor del 45% del fuego de la generación fotovoltaica distribuida en el techo.

4. Resistencia a la intemperie:

La parte posterior de los módulos fotovoltaicos tradicionales está hecha de materiales orgánicos. En el entorno de alta temperatura y humedad del techo, la resistencia a la intemperie se reduce en gran medida y la vida útil es inferior a la de la central eléctrica terrestre.

5. Cuestiones operacionales independientes:

Los módulos fotovoltaicos tradicionales están conectados en serie, por lo que cada módulo fotovoltaico no puede funcionar independientemente. Una vez que uno de los módulos tiene un problem a, la energía en la cadena se recoge en el módulo en cuestión, lo que puede causar un riesgo de incendio.

6. Cuestiones relativas a la lucha contra incendios:

La parte posterior de los módulos fotovoltaicos tradicionales está hecha de material orgánico o vidrio, que no puede cumplir los requisitos de protección contra incendios de los edificios. El interior de los productos bipv debe ser ignífugo y ignífugo para garantizar el cumplimiento de las normas ignífugas.

El artículo 3.2.16 del Código para el diseño de la protección contra incendios de edificios (gb50016 (2018) estipula claramente que "los techos de los edificios ignífugos de primera y segunda clase (almacenes) deben estar hechos de materiales incombustibles.

7. Problemas de rodamiento:

El diseño mecánico estructural de los componentes tradicionales sólo puede garantizar una cierta presión del viento, sin tener en cuenta las actividades humanas en la superficie de los componentes. Sin embargo, los productos bipv como materiales de construcción deben tener en cuenta las actividades de mantenimiento y marcha de las personas.

8. Riesgo de agrietamiento:

Las grietas son pequeñas grietas invisibles a simple vista. Debido a su propia estructura cristalina, la célula de silicio cristalino se agrieta fácilmente. La grieta es un defecto común en la propia batería. Esto puede causar que algunos chips de batería o incluso todo el chip falle. Dado que los productos tradicionales no tienen en cuenta las actividades humanas en la superficie de las piezas, no hay medidas de control de diseño para el problema del agrietamiento. Dado que el bipv se ve afectado por las actividades cotidianas humanas, el bipv que utiliza células de silicio cristalino debe tener en cuenta el riesgo de agrietamiento.

9. Seguridad eléctrica:

Como material de construcción, los productos bipv son muy diferentes de los productos de componentes tradicionales. Como materiales de construcción, están estrechamente relacionados con la vida humana. La seguridad eléctrica se ha convertido en una consideración importante. Cualquier producto bipv que tenga una tensión de Seguridad superior a las necesidades humanas constituirá una amenaza para la seguridad de la vida humana. Los productos bipv genuinos deben proteger completamente la seguridad de tensión primero. Los productos de baja presión seguros son sin duda la mejor solución.

10. Generalidad de la construcción:

Como producto de materiales de construcción, los productos bipv deben combinarse plenamente con los resultados de mantenimiento de los edificios existentes y popularizarse en la medida de lo posible para lograr el uso a gran escala de los edificios existentes.

El deterioro de los problemas anteriores conduce a la invalidación de los componentes e incluso al fuego. No es difícil explicar por qué la probabilidad de incendio de la energía fotovoltaica en el techo es mucho mayor que la de las centrales eléctricas terrestres.