1. 摘要

　　光伏组件作为一款需要工作25年甚至30年的产品，能够持续稳定的发电才能保障客户价值的最大化。因此组件的设计应该需要考虑全生命周期内抵御极端气候的能力。为了验证组件抵御外界机械应力的能力，隆基和北德联合进行了风洞测试验证组件动态载荷下的能力，同时也对大尺寸组件(隆基Hi-MO 5，2.26×1.13m)和超大尺寸组件(2.38×1.30m)进行了静态载荷测试，模拟户外积雪下的组件承受能力。测试结果表明：Hi-MO 5单双玻刚度均优于超大尺寸组件，且能够通过风速为60m/s的破坏性试验。静载试验显示Hi-MO5单双玻的形变量均小于40mm，抗隐裂能力优异。

　　2.动载实验——风洞实验

　　风洞基础测试

　

　　图1. a双玻组件振动加速度时域图; b双玻组件振动强度频域图

　　在风洞实验室分别进行大尺寸组件及超大尺寸组件振动加速度和强度试验，可看出在风速变化的过程中，黑色曲线(超大尺寸组件)加速度明显大于红色曲线（大尺寸组件），进一步表明超大组件振动幅度比大尺寸组件更激烈，因此在风速一致的情况下，超大尺寸组件的振动幅度大于大尺寸组件。

　　另一方面组件的刚度与组件的固有频率呈正相关，即组件的固有频率越低，组件刚度越低。刚度越低，意味着组件在户外风载荷下，风致振动所需能量越低，其可靠性失效风险越大。从图中可以看出大尺寸组件的固有频率高于同类型的超大尺寸组件，所以刚度也要高于同类型的超大尺寸组件。根据刚度矩阵计算，大尺寸组件双玻的结构刚度，是超大尺寸组件双玻的1.3倍。组件刚度是可靠性的基础，刚度的降低，导致组件的可靠性下降，这样电站需要承受更高的风险，或者通过增加设计余量来解决，但是同时会增加电站的成本。

　　极限风速试验

　　为了测试组件的极端情况下的特性，进一步开展了极限风速试验，即通过增加风速，直到对组件造成破坏，对组件风载能力进行摸底测试，其不同于实验室静载及动载测试的部分是：风洞测试对组件造成的往复振动频率大于实验室条件，测试中存在组件形变惯性力。（注：风载荷频率低于组件固有频率，测试过程中不会产生组件共振）

　　图2.超大尺寸双玻组件45m/s风速测试失效,大尺寸双玻组件60m/s风速测试通过

　　从该测试可看出在风速为45m/s时，超大尺寸组件已经失效，螺栓固定的螺丝孔位形变断裂；备注：测试的极限值并不意味着实际情况只有达到极限值才会出现失效，还需考虑当地的阵风系数、脉冲风的转换等实际参数，因此在12级风（32-37m/s）内也有可能失效。而大尺寸组件继续提升风速到60m/s仍然能够通过测试，从以上数据来看大尺寸组件在抵御极端风速下的性能至少是超大尺寸组件的30%以上。

　　本次风洞测试协同北德实验室共同完成，对于测试结果，已出具测试报告。

　　3. 静载实验

　　单玻组件的载荷能力

　　决定光伏组件静态载荷能力的首要因素是玻璃，其次是边框。从组件成本与重量控制的角度，单玻组件的玻璃厚度仍然保持在3.2mm，但是因为组件面积的明显增大其形变量也会变得巨大，从而增加电池片的隐裂数量影响组件功率输出。针对这种情况，超大尺寸单玻特别在背面增加了两根加强筋，逻辑上是为了控制静态载荷下组件的形变量。然而加强筋只会对正面载荷有帮助，当组件承受负方向载荷的时候其形变量仍然会变大。为了研究以上情况，分别拿背面无加强筋的大尺寸单玻和背面有两根加强筋的超大尺寸单玻进行-2400Pa静态载荷试验。测得大尺寸单玻的形变量为43.5mm,而超大尺寸单玻的形变量为67mm。试验后的EL图进一步表明超大尺寸的隐裂数量是大尺寸单玻的6倍。以上测试验证了加强筋方案设计对负风压并无帮助，加强筋仅能帮助超大尺寸组件满足IEC正压5400pa测试标准。

　　图3. 大尺寸与超大尺寸单玻组件-2400Pa下EL对比

　　双玻组件的载荷能力

　　与单玻组件静载测试类似，对大尺寸和超大尺寸的双玻组件也同样进行了-2400Pa的静载测试，实验结果表明大尺寸双玻的形变量为38.5mm,而超大尺寸双玻的形变量为63mm。下图也可以看出超大尺寸组件的形变量远大于大尺寸组件，因此Hi-MO 5抗形变隐裂性能明显更加优异。

　　图4. 大尺寸与超大尺寸双玻组件-2400Pa形变量对比

　　4. 总结

　　综合上述动载和静载实验可以看到，Hi-MO 5无论是在刚度上，抵御极端风速的破坏还是在抗形变隐裂上均表现出优异的性能，2.26m*1.13m的组件尺寸经实验验证是成熟可靠的尺寸，有效保障了产品的可靠性，在全生命周期内即使遭遇“百年一遇“的飓风或暴雪也能有效应对，为客户带来长期的收益保障和电站的安全性，让客户真正放心。