关于新型光伏组件安装及运维关键技术的探索实践

程拥军 严 昱

（衢州光明电力投资集团有限公司）

0 引言

随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，太阳能发电作为一种清洁、可再生的能源越来越受到全社会的重视［1-2］。在激烈的市场竞争中，光伏组件技术不断更新迭代，以N型光伏组件、轻质光伏组件等为代表的新型光伏组件逐步在市场上应用。衢州光明电力投资集团有限公司（以下简称光明集团）近年来大力推动绿色转型，投产了大量光伏电站，同时在新型光伏组件的安装维护领域也作了一些探索实践。本文结合光明集团在光伏项目投建运过程中积累的经验，探讨各类新型光伏组件在安装维护关键技术方面的问题以及解决方法，旨在为新型光伏组件的安装维护提供一些参考。

1 新型光伏组件特性和应用场景

目前市场上新型光伏组件种类较多，本文基于光明集团在光伏投建运以及与衢州本地各大光伏组件厂家交流合作中的实践积累，对N型光伏组件、轻质光伏组件等新型组件的安装运维技术展开讨论。两种新型组件的特性如下。

1.1 N型光伏组件

几年前，单晶硅组件代替了多晶硅组件，经过几年的技术积淀，单晶硅P型组件发展已遇瓶颈。近年来，高效率、低衰性、耐候性强、内部收益率更高的N型TOPCon组件应运而生。相对于前几年大量应用的P型组件，N型组件的主要优势有［3］：（1）衰减率小，质保期长。N型组件功率首年衰减小于1%，线性衰减为0.4% ，30年后输出功率不低于原始输出功率的87.40% 。（2）温度系数小，热损低。N型组件的温度系数为 -0.30%／℃，P 型组件的温度系数为-0.35%／℃。（3）具有更高的双面率。P型组件双面率最高70%，N型组件双面率最高85%，可带来发电增益。（4）更好的弱光表现。早晚发电时长延长1h左右。（5）具有更高的效率极限。N型电池具有更高的效率极限（28.7%），高于P型电池（25.4%）。

N型光伏组件与P型光伏组件同样使用单晶硅材料，用钢化玻璃、铝合金边框等材料封装，具备类似的应用场景，可广泛应用于符合承重要求的各类屋顶以及地面、水面光伏项目。

1.2 轻质光伏组件

轻质组件同样以单晶硅为原材料。轻质组件重量仅为4.3kg／m2，相较常规组件减重60%。安装时屋顶无需进行加固，能在很大程度上避免因承重问题带来的坍塌风险。其次，轻质组件使用结构胶粘贴方式，无二次施工，既节省了安装成本和时间，又可以有效降低安装面漏水风险。另外，轻质组件采用特殊的氟复合材料和防水防火背板组合，能够耐高温、耐腐蚀，安全不自爆。其采用无框设计，避免灰尘在边框处聚集，便于清洁。

轻质光伏组件的最大优势在于“轻”，可应用于承重相对较差的屋顶、高速公路护坡等场景。

2 安装技术

2.1 N型光伏组件

N型光伏组件的双面率高于P型光伏组件，因此N型双面双玻组件具有较明显的发电增益。2021年度，在青海某地面项目的实践中，单位千瓦N型双面双玻组件发电量比同等情况下的P型双面双玻组件高了7.6%。在光明集团投资的双面双玻项目中，发电量普遍比单面单玻项目高出5%以上。因此，我们重点对N型双面双玻组件的安装技术进行探讨。

2.1.1 场景选择

地面、水面光伏项目一般不受承重限制，可优先考虑使用N型双面双玻组件，具体应用场景选择方面，优先实施反光率较高的地面，依次为白漆地面、沙地地面、水泥地面、草地、水面，发电增益从高到低介于19%～5%之间。另外还可适用于渔光互补项目，由于双玻组件的零透水性和抗腐蚀性能，能够更好地解决水面潮气带来的一系列问题。

在一些承重相对相差的区域，例如光伏农业大棚和阳光房上，也可考虑安装双面单玻组件。双面单玻比双面双玻组件减重约17%。

而对于贴合屋面安装的项目，双面组件增益不大，例如大部分彩钢瓦屋顶，考虑采用单面单玻组件。

2.1.2 安装技术

（1）安装高度

双面双玻组件的发电增益，除了与地表反射率有关之外，还与安装高度密切相关。适当地提升安装高度有助于增加组件背面辐照的均匀性，但是安装高度过高会额外增加工程成本，对项目总体收益产生负面影响。因此，综合考虑，如在水泥屋顶安装双面双玻组件，一般建议组件高度不要超过1m，可以在0.3～1m范围内来按需选择。

（2）安装倾角

不同经纬度的地区，组件的朝向、倾角变化，对于发电量影响程度的差异也很大。纬度越低的地方，最佳倾角越小。同时，在有条件的前提下要适当考虑组件积灰的问题，倾角也不能设置过低。光明电力投资集团主要在衢州地区从事光伏业务，该地区的向南最佳倾角为20°左右，年有效光照小时数为1064h。

（3）安装方式

安装方式有固定式和跟踪式两种，固定式安装是将光伏组件固定在支架上，不随太阳的运动而改变方向，彩钢瓦屋顶只能使用固定式安装；跟踪式安装则是通过跟踪太阳的运动来调整光伏组件的方向，以获取更多的太阳能，跟踪式支架主要应用于大型地面、水面项目。接线方式有串联和并联两种，串联适用于需要高电压输出的情况，而并联适用于需要高电流输出的情况。在安装过程中还需要考虑防雷措施，如安装避雷针、接地等。

（4）安装工艺

安装双玻组件的时候，可以使用专业的双玻组件压块夹具对组件进行安装。双玻组件需要用铝合金压块夹具固定在光伏支架上。任何情况下，压块夹具都不能使组件发生形变，铝合金压块夹具需要搭配内嵌式橡胶垫片使用，起到缓冲作用，避免组件与铝合金压块夹具接触位置破损。双玻组件压块夹具与组件接触面必须平整光滑，否则会导致组件破损。务必避免夹具形成阴影遮挡效应。双玻组件使用两块厚度一致的光伏玻璃，导致重量较大，必须两人搬运，受力均匀，避免玻璃表面集中受力造成隐裂。

2.2 轻质光伏组件

轻质组件通过结构胶粘贴方式安装，无二次施工，既节省了安装成本和时间，又可以有效降低安装面漏水风险。另外，轻质组件采用特殊的氟复合材料和防水防火背板组合，能够耐高温、耐腐蚀，安全不自爆。采用无框设计，避免了灰尘在边框处聚集，便于清洁。

2.2.1 场景选择

轻质组件重量轻，搬运轻便，但相同面积下发电效率比常规组件要低一些，因此主要在承重不够的彩钢瓦、玻璃瓦、彩石瓦屋顶使用。

2.2.2 安装技术

（1）温度差异

轻质组件的安装采用胶水粘贴的方式。因胶水在不同施工温度环境下的使用效果不同，因此需要因地制宜，根据施胶环境温度选择粘贴方式。在5～30℃环境下，宜采用间隔一个瓦楞粘贴结构胶的方式。而在小于5℃或者大于30℃的环境下，则宜采用结构胶、双面胶交替使用的方式。

（2）安装步骤

因轻质组件采取直接粘贴到彩钢瓦瓦楞上的安装方式，与常规组件区别很大。光明集团结合自投18个轻质组件项目的施工经验，总结出了一套“一清、二定、三打、四粘、五滚”的安装技巧。“一清”指的是对粘贴面的清洁，干净的瓦楞表面将大大提升轻质组件粘贴的牢固程度； “二定”指的是定位标线，方便工人安装，同时提升整体美观度；“三打”指的是定点打胶，用胶枪对固定的几个点位进行快速打胶，既节省又高效；“四粘”指的是工人按照定位标线，将轻质组件粘贴到瓦楞上，过程注意轻拿轻放；“五滚”指的是滚刷辊压，用专用的滚刷对组件进行适当力度的辊压，确保粘贴牢固。

（3）注意事项

轻质组件表面为氟复合材料，有别于常规组件的钢化玻璃，因此禁止按压、踩踏组件，线缆甩击组件，裸手捏压组件等粗暴安装方式。同时，考虑到25年的运营寿命，应使用一定规格以上的结构胶产品，避免组件脱落引起安全风险。轻质组件适用于粘接到干净、干燥、未风化的彩钢瓦屋面上，需满足场景的支撑要求以及直接粘贴的最低要求。放置轻质组件的屋面应平整、光滑、无褶皱。应避开屋面上的不规则区域和凹陷区域等粘接到屋面上的过程中可能会导致轻质组件表面变形的位置。在粘接组件之前使用清洁溶剂把要粘接的安装基板清洁干净，清洁后使用干净无纤维屑的抹布或纸巾擦拭，使屋顶完全干燥。确保没有碎屑、滑石、灰尘、油污、冰块、积雪、水分等杂物。安装面有锈渍，需要先使用钢刷、砂纸除锈，工业防锈漆处理晾干后方可安装。

3 运维技术

3.1 通用运维技术

光伏电站投产后一般有25年以上的运营时间，运维质量的好坏直接关系到项目长期受益率，因此日常运维工作非常重要。在维护过程中，通常需要注意以下几个方面［4-5］。

3.1.1 检修通道

在设计安装过程中同步考虑运维工作的便捷性，建设安全可靠的爬梯，合理排布光伏阵列，留有合适的运维通道，一般采用玻璃格栅材质，如果是光伏建筑一体化（BIPV）模式，可考虑采用铝合金等材料建设，避免检修过程反复踩踏彩钢瓦造成漏水。

3.1.2 组件清洗

定期清洁组件表面的灰尘和杂物，对于提高光伏发电效率至关重要。清洗要采取人工、机器相结合的方式。对于组件角度好、粉尘污染少的光伏项目，可采取一季度或半年人工清洗一次的方式；对于组件角度比较平、粉尘污染大的光伏项目，考虑同步安装清洗机器人，设置每天自动清洗，节省人力物力。

3.1.3 常规巡视

检查光伏组件是否有损坏或裂纹，接线是否松动或腐蚀，支架是否有松动或变形，是日常维护的重要内容。如果发现光伏组件损坏或故障，需要及时联系厂家更换或维修。

3.1.4 后台监测

集中监测平台有利于提升运维效率。定期监测光伏组件的发电效率，及时发现和解决各类故障问题，可以有效保障项目收益率。光明集团已投资170多个光伏电站，并统一纳入集中监控平台，平台实现自动监测、报警、派单、统计、分析功能，大幅缩短故障处理时长，有效提升平均发电小时数。

3.2 新型组件运维技术

3.2.1 N型光伏组件

光明集团通过大量光伏电站的运维实践，总结出了N型光伏组件“五应三禁”运维管理标准。其中“五应”指的是：

（1）应在清晨或傍晚时分 （在辐照度低于200W／㎡的情况下）清洁光伏组件，不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件。

（2）光伏组件上的带电警告标识应保持完好，如有丢失必须及时补全。

（3）使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下，测量接入同一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过5%。

（4）检查过程中发现如下情况，应及时调整或更换光伏组件：光伏组件存在玻璃粉碎、背板灼焦、明显的颜色变化；光伏组件中存在与组件边缘或任何电路之间形成连通通道的气泡；光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁，接线端子无法良好接触；使用金属边框的光伏组件，边框和支架应结合良好，两者之间接触电阻不大于4Ω，边框必须牢固防雷接地。

（5）装机容量大于50kWP的光伏电站，应配备红外线热像仪，检测光伏组件外表面温度差异。

“三禁”指的是：

（1）严禁使用腐蚀性溶剂或硬物擦拭光伏组件。

（2）严禁在风力大于4级、大雨或大雪的气象条件下清洗光伏组件。

（3）使用金属边框、边框和支架未紧密结合、边框未牢固接地的光伏组件严禁处于运行状态。

3.2.2 轻质光伏组件

轻质组件因其特殊性，在上述基本的运维要求之外，还需要注意以下几点：

（1）轻质光伏组件表面为高透含氟复合材料，材质较软，并存在一定的弯曲度，不适合使用清洗机器人，人工清洗时要注意力度的把控，禁止按压、踩踏等行为，避免损坏轻质组件。

（2）更换或维修组件时，禁止使用蛮力将组件从屋面拔除，应逐个撬开粘贴点后再搬动组件，避免引起组件损坏。

（3）轻质组件更容易受外力影响导致隐裂，应定期开展组件隐裂检测，并及时更换，尽可能降低对发电效率的影响。

4 结束语

光伏组件安装和维护方面的技术水平是影响光伏电站发电效率的重要因素。选址、安装方式、接线方式、防雷措施、运维体系等方面的问题都要全面考虑，清洁、检查、维修也需要定期进行。通过实践探索，我们总结出了一些经验和技巧，能够为后续新型光伏组件的安装和维护提供一些参考。当然，在前期积累经验的基础上，我们仍需要在实践中进行不断探索和创新，完善全流程管理体系，推动光伏产业持续健康发展。