極端天氣是光伏難以承受的痛之一：強(qiáng)風(fēng)侵襲

在當(dāng)今追求清潔能源的時(shí)代，光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)的能源解決方案，受到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。然而，現(xiàn)行光伏系統(tǒng)產(chǎn)品只是作為一個簡單的發(fā)電裝置這樣一個標(biāo)準(zhǔn)，在面對極端天氣時(shí)面臨著諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這些問題給光伏用戶、投資者、城市管理者、物業(yè)公司等各方均帶來了困擾和擔(dān)憂。今天，我們就來深入探討一下現(xiàn)有光伏系統(tǒng)在極端天氣下的痛點(diǎn)，以及行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)如何面對這些痛點(diǎn)，為您排憂解難。

現(xiàn)有光伏系統(tǒng)在極端天氣下的問題

（一）強(qiáng)風(fēng)侵襲

強(qiáng)風(fēng)天氣下，光伏系統(tǒng)承受著巨大的風(fēng)力壓力。光伏組件可能會被吹落、損壞，支架結(jié)構(gòu)也可能因無法承受強(qiáng)風(fēng)而變形、倒塌。這不僅會造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，還會對周圍環(huán)境和人員安全構(gòu)成威脅。

（二）冰雹沖擊

冰雹的沖擊力極強(qiáng)，對光伏組件來說是一個巨大的威脅。冰雹撞擊可能會使光伏組件表面出現(xiàn)裂痕、破損，甚至直接擊碎組件。這些損傷不僅會立即影響發(fā)電效果，還可能導(dǎo)致組件內(nèi)部電路短路，引發(fā)火災(zāi)等更嚴(yán)重的后果。而且，更換受損的光伏組件需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。

（三）高溫考驗(yàn)

在炎熱的夏季，高溫天氣頻繁出現(xiàn)。過高的溫度會影響光伏組件的性能，導(dǎo)致其發(fā)電效率下降。此外，長期的高溫還可能加速光伏組件的老化，縮短其使用壽命。同時(shí)，高溫環(huán)境下，光伏系統(tǒng)的散熱問題也變得尤為突出，如果散熱不良，會進(jìn)一步影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（四）暴雪積壓

在寒冷的冬季，暴雪天氣可能會給光伏系統(tǒng)帶來沉重的負(fù)擔(dān)。積雪覆蓋在光伏組件表面，會阻擋太陽光的照射，使發(fā)電量大幅減少。而且，積雪融化后形成的冰溜可能會對光伏組件和支架造成損壞。清理積雪也需要耗費(fèi)大量的人力和物力，增加了運(yùn)維成本。

一、強(qiáng)風(fēng)侵襲對現(xiàn)有光伏系統(tǒng)的影響

2024年9月6日，摩羯臺風(fēng)以摧枯拉朽之勢席卷海南，最高風(fēng)速達(dá)到62米/秒，很多光伏電站都遭受了嚴(yán)重?fù)p壞。

摩羯臺風(fēng)并不是個案，近些年來強(qiáng)風(fēng)等極端天氣的來襲，給光伏電站帶來了沉重打擊，其現(xiàn)狀堪憂，諸多問題凸顯，引發(fā)了諸多問題。

一、光伏電站受損狀況及損失剖析

（一）屋面光伏系統(tǒng)嚴(yán)重受損

大風(fēng)、臺風(fēng)引發(fā)屋面光伏系統(tǒng)遭到重創(chuàng)。建筑光伏系統(tǒng)的損毀直接造成財(cái)產(chǎn)損失，而屋面光伏系統(tǒng)的重建意味著時(shí)間和金錢的大量耗費(fèi)。重新安裝光伏組件需投入眾多人力、物力及時(shí)間成本，這對光伏電站運(yùn)營者而言是沉重負(fù)擔(dān)。例如在類似極端天氣事件中，許多屋面光伏系統(tǒng)需重新采購組件并進(jìn)行安裝調(diào)試，整個過程可能耗時(shí)數(shù)周甚至數(shù)月，期間光伏發(fā)電中斷還會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)收益受損。

同時(shí)，目前已有的設(shè)計(jì)和實(shí)施方案顯然不能有效抵御當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，針對災(zāi)害性天氣需調(diào)整策略，重新選擇新的可靠方案。而現(xiàn)實(shí)情況是目前市場上絕大多數(shù)光伏企業(yè)的產(chǎn)品和解決方案高度的同質(zhì)化，如何選擇新的可靠解決方案成為他們極難選擇的困惑！

BAPV光伏屋頂在遭受大風(fēng)天氣后的情形

（二）屋面瓦破損與雙重經(jīng)濟(jì)沖擊

強(qiáng)風(fēng)將沉重的光伏組件吹翻，不僅組件自身受損，還極易致使屋面瓦破損，給業(yè)主帶來經(jīng)濟(jì)上的雙重打擊。一方面，修復(fù)或更換受損光伏組件費(fèi)用高昂；另一方面，屋面瓦的維修或更換也需花費(fèi)不少資金。這種雙重?fù)p失嚴(yán)重影響了業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益，增加了運(yùn)營成本和經(jīng)濟(jì)壓力。

采用導(dǎo)水槽+光伏組件的BIPV屋面系統(tǒng)在大風(fēng)后屋面頂坍塌、車間設(shè)備損壞

（三）安全隱患與二次傷害風(fēng)險(xiǎn)

在惡劣天氣多發(fā)省市，如廣東、廣西、福建、上海、浙江、山東、新疆等地，光伏組件掉落砸傷行人的風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，可能造成二次傷害。一旦發(fā)生此類事故，不僅會對行人的生命安全造成威脅，還會引發(fā)一系列法律和賠償問題，給光伏電站運(yùn)營者帶來巨大的潛在責(zé)任和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。例如，若光伏組件掉落砸壞車輛或砸傷行人，運(yùn)營者可能需要承擔(dān)高額的賠償費(fèi)用，同時(shí)還可能面臨法律訴訟和聲譽(yù)受損等問題。

光伏組件被吹到交通道路上引發(fā)交通事故

二、相關(guān)案例警示

（一）吹飛光伏板砸壞車輛案例

案例詳情：2023年，李某在自家八層樓樓頂上安裝的光伏發(fā)電設(shè)施，遭遇狂風(fēng)（伴有暴雨冰雹，最大風(fēng)力達(dá)11級），被吹起砸壞鐘某車輛。當(dāng)時(shí)強(qiáng)對流天氣狀況為定南縣城刮起狂風(fēng)并伴有暴雨冰雹，瞬時(shí)最大風(fēng)力達(dá) 11級，大風(fēng)持續(xù)十幾分鐘。大風(fēng)后鐘某拍下車子被砸照片并報(bào)警，隨后起訴李某要求賠償13萬元，包括修車款7萬元及車輛貶值折損6萬元。

BAPV光伏組件吹落砸壞車輛

（二）臺風(fēng)過境光伏電板受損案例

案例詳情：2017年6月，開平市某酒店與一家環(huán)保太陽能熱泵公司簽訂《光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目合同》，約定由該公司為酒店樓頂光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目提供技術(shù)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備供應(yīng)及調(diào)試安裝。同年8月23日，受臺風(fēng) “天鴿” 影響，公司已安裝在酒店樓頂?shù)牟糠止夥姲灞淮箫L(fēng)吹毀，同時(shí)酒店施工區(qū)域已搭建的鐵硼及附屬物被吹落，也導(dǎo)致部分光伏電板被砸毀。事發(fā)后，雙方核定毀壞光伏電板共369塊，總價(jià)值43.17萬元。

這些案例引發(fā)了我們對如何更好地保障光伏電站安全及應(yīng)對極端天氣的思考。為何現(xiàn)有光伏面對強(qiáng)風(fēng)如此脆弱？

二、現(xiàn)有光伏系統(tǒng)難以應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)的問題剖析

（一）屋頂承載能力與適配性

1.承載能力有限

許多屋頂在設(shè)計(jì)之初并未考慮到光伏系統(tǒng)的安裝，其本身的承載能力有限。例如一些老舊住宅或輕型商業(yè)建筑的屋頂，結(jié)構(gòu)較為薄弱。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來襲時(shí)，屋頂在承受光伏系統(tǒng)額外重量的基礎(chǔ)上，還要抵抗風(fēng)的作用力，可能導(dǎo)致屋頂結(jié)構(gòu)變形甚至損壞。這不僅會影響光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可能對整個建筑的安全性構(gòu)成威脅。

屋頂光伏需要大量混泥土條基礎(chǔ)配重對屋頂結(jié)構(gòu)形成安全隱患

2.屋頂結(jié)構(gòu)與光伏系統(tǒng)適配不佳

不同結(jié)構(gòu)的屋頂對光伏系統(tǒng)的安裝和抗風(fēng)能力有不同影響。如曲面屋頂或不規(guī)則形狀的屋頂，可能無法為光伏系統(tǒng)提供穩(wěn)定的安裝平面。在安裝光伏組件和支架時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)理想的布局和固定方式，使得光伏系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)下更容易受到不均勻的風(fēng)力作用，增加了被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

帶一定傾斜角度的安裝方式大大增加屋面的體型系數(shù)和風(fēng)荷載，更加容易引發(fā)因強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致的破壞。

屋面結(jié)構(gòu)脆弱導(dǎo)致光伏屋頂坍塌

（二）安裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

1.固定方式可靠性低

屋頂光伏系統(tǒng)的固定方式往往存在薄弱環(huán)節(jié)。一些常見的固定方式，如采用混凝土配重塊將支架固定在屋頂上，可能無法提供足夠的抗風(fēng)性能，對于一些輕質(zhì)屋頂（如彩鋼板屋頂），采用卡扣的固定方式可能無法提供足夠的拉力來抵抗強(qiáng)風(fēng)，容易導(dǎo)致光伏系統(tǒng)被整體掀翻。

采用配重塊固定的光伏被整體吹翻

2.支架結(jié)構(gòu)缺陷

支架是支撐光伏組件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)有的一些屋頂光伏支架在設(shè)計(jì)上存在缺陷。部分支架的結(jié)構(gòu)形式簡單，缺乏足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如，一些支架的框架結(jié)構(gòu)較為單薄，在強(qiáng)風(fēng)作用下容易發(fā)生彎曲變形。而且支架之間的連接部位往往是受力的薄弱點(diǎn)，在強(qiáng)風(fēng)的沖擊下可能會斷裂，從而使整個光伏系統(tǒng)失去支撐而遭到破壞。

光伏支架難以承受強(qiáng)風(fēng)損壞

（三）組件面積與風(fēng)阻

光伏組件具有較大的平面面積，且近年來組件面積越來越大，在強(qiáng)風(fēng)中會產(chǎn)生較大的風(fēng)阻。大面積的光伏板陣列在屋頂上就像一個個 “帆”，在強(qiáng)風(fēng)下承受著相當(dāng)大的風(fēng)力負(fù)荷。

不同風(fēng)速下光伏組件風(fēng)載變化

（四）光伏組件材料強(qiáng)度

光伏組件的邊框和內(nèi)部框架的強(qiáng)度有限。在強(qiáng)風(fēng)的反復(fù)沖擊下，邊框可能會變形，框架可能會斷裂。例如，一些采用鋁合金邊框的組件，在強(qiáng)風(fēng)長時(shí)間作用下，鋁合金的強(qiáng)度可能無法抵御風(fēng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致邊框彎曲，影響組件與支架的連接緊密性，使組件在屋頂上的固定變得不穩(wěn)定。

光伏組件強(qiáng)度不足大量損壞

從以上分析不難看出，現(xiàn)有光伏系統(tǒng)難以應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)天氣的原因是多方面的，即有屋頂基礎(chǔ)與安裝結(jié)構(gòu)方面的原因，更有光伏組件自身特性方面的原因，我們期待新產(chǎn)品和新技術(shù)方案來提高光伏系統(tǒng)抗災(zāi)能力，來應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)和減少損失。

三、赫里歐光伏瓦的優(yōu)勢與創(chuàng)新技術(shù)

面對現(xiàn)有光伏系統(tǒng)在極端天氣下的種種問題，赫里歐光伏瓦系統(tǒng)憑借全球首創(chuàng)建材化發(fā)電專利（合計(jì)各類專利200余項(xiàng)），以其獨(dú)特建材化優(yōu)勢和系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)，脫穎而出，為光伏用戶提供了可靠的解決方案。

赫里歐光伏瓦采用全鋼背板結(jié)構(gòu)和面層采用鋼化玻璃，完全實(shí)現(xiàn)A2防火建材功能，可行走踩踏，大大增加光伏板強(qiáng)度；

.無縫與建筑結(jié)構(gòu)通過穿透式結(jié)構(gòu)連接，直接代替或加固建筑面層材料，光伏瓦和墻面材料與建筑表面充分融合和貼合，安裝后不改變建筑體型系數(shù)，也不增加任何建筑風(fēng)荷載，更加有效抵御風(fēng)揭破壞；

.通過發(fā)明專利的串并聯(lián)電路設(shè)計(jì)，有效消除熱斑效應(yīng)；

.采用安全低壓120V級的直流發(fā)電系統(tǒng)，有效避免屋面高壓直流拉弧的火災(zāi)隱患，有效屏蔽PID電勢誘導(dǎo)衰減。

.采用隔離型低壓組串逆變器系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)組件級的監(jiān)控和最佳效率（MPPT）跟蹤，安裝于建筑完全無需考慮朝向和陰影遮擋，能裝盡裝，100%全覆蓋，真正實(shí)現(xiàn)為建筑穿上安全發(fā)電的衣服。

以上功能在應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)天氣方面，赫里歐產(chǎn)品從以下幾個方面進(jìn)行了產(chǎn)品和技術(shù)突破：

（一）高強(qiáng)度材料和優(yōu)秀的抗沖擊性能

赫里歐光伏瓦采在材料選擇上進(jìn)行了創(chuàng)新突破，產(chǎn)品選擇了高強(qiáng)度的鍍鋁鋅鋼板作為背板，與復(fù)合發(fā)電層層壓一體成型，具有良好的韌性和剛性。即使在強(qiáng)風(fēng)攜帶雜物沖擊或遭受其他外力撞擊時(shí)，也能保持建筑面層材料的完好無損。其抗沖擊性能經(jīng)過了嚴(yán)格的測試和驗(yàn)證，能夠有效抵御強(qiáng)風(fēng)天氣中可能出現(xiàn)的各種沖擊，確保光伏瓦在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。例如，在模擬強(qiáng)風(fēng)夾雜冰雹的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，赫里歐光伏瓦表現(xiàn)出色，冰雹撞擊后表面無明顯損傷，依然能夠正常工作，為光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）針對建筑屋頂設(shè)計(jì)，符合建筑需求

赫里歐光伏瓦注重與建筑結(jié)構(gòu)的一體化融合，在設(shè)計(jì)上充分考慮了建筑的整體力學(xué)性能和美學(xué)要求。在安裝過程中，與屋頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，成為建筑整體的一部分，不僅增強(qiáng)了屋頂?shù)恼w穩(wěn)定性，還提高了光伏系統(tǒng)的抗風(fēng)能力。例如，在一些新建建筑項(xiàng)目中，赫里歐光伏瓦與建筑的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)，將光伏瓦的固定點(diǎn)與建筑的主要承重構(gòu)件相連，使光伏系統(tǒng)能夠承受更大的風(fēng)力荷載。同時(shí)，光伏瓦的外觀設(shè)計(jì)與建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)，有多種顏色和款式可供選擇，能夠在滿足發(fā)電功能的同時(shí)，提升建筑的整體美觀度，實(shí)現(xiàn)了功能與美觀的有機(jī)統(tǒng)一。

考慮屋頂防水與通風(fēng)等功能需求在屋頂設(shè)計(jì)中，防水和通風(fēng)是非常重要的功能。赫里歐光伏瓦在這方面也進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，采用了獨(dú)特的防水密封技術(shù)，確保在強(qiáng)風(fēng)暴雨等極端天氣下，雨水不會滲透到屋頂內(nèi)部。光伏瓦之間的連接部位采用了特殊的密封膠條和防水結(jié)構(gòu)，有效防止雨水滲漏，延長屋頂?shù)氖褂脡勖?。這樣的設(shè)計(jì)既滿足了光伏系統(tǒng)的運(yùn)行要求，又兼顧了建筑屋頂?shù)幕竟δ苄枨?，為用戶提供了全方位的解決方案。

赫里歐的產(chǎn)品以及解決方案已經(jīng)入選了《鋼結(jié)構(gòu)建筑金屬維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)造圖集》，提供給廣大設(shè)計(jì)人員參考使用，有興趣的朋友可以前往赫里歐官網(wǎng)閱讀下載。

（三）優(yōu)秀的抗風(fēng)揭能力

獨(dú)特的安裝系統(tǒng)與固定方式赫里歐光伏瓦配備了一套獨(dú)特的安裝系統(tǒng)，其核心在于將光伏瓦與屋頂結(jié)構(gòu)緊密相連。能夠承受更大的拉力和剪切力，在強(qiáng)風(fēng)作用下，確保光伏瓦不會被輕易揭起。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化與風(fēng)荷載分散光伏瓦的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高其抗風(fēng)揭能力。從外形上看，采用了整體流線型的設(shè)計(jì)，安裝后沒有常規(guī)光伏的縫隙和預(yù)留的檢修帶，減少了風(fēng)的阻力。再加上產(chǎn)品本身遠(yuǎn)高于普通光伏組件的整體強(qiáng)度和剛性，抗風(fēng)揭能力提升了30% 以上。

按照國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61215和IEC61646的相關(guān)規(guī)定，光伏夾具的拉拔力試驗(yàn)分為兩個級別進(jìn)行，分別是I級測試和Ⅱ級測試。I級測試主要針對于固定在光伏板上的夾具，測試中的拉拔力為600N，Ⅱ級測試則是針對非光伏板安裝用的夾具，最大拉拔力為1200N。

而赫里歐光伏瓦采用410不銹鋼自攻釘螺絲固定，經(jīng)測試可提供2000N拉拔力，遠(yuǎn)大于常規(guī)光伏采用的夾具標(biāo)準(zhǔn)，所以擁有更優(yōu)秀的抗風(fēng)揭能力。

赫里歐光伏瓦采用410不銹鋼螺絲與屋面結(jié)構(gòu)穿透式連接固定

（四）美觀與耐用的完美結(jié)合

赫里歐光伏瓦不僅在性能上表現(xiàn)出色，在外觀設(shè)計(jì)上也獨(dú)具匠心。它通過技術(shù)手段解決了光伏陰影遮擋問題，能夠與各種建筑屋頂全面覆蓋，完美融合，為您的屋頂增添一道亮麗的風(fēng)景線。同時(shí)，赫里歐光伏瓦具有良好的耐久性，能夠經(jīng)受住長期的風(fēng)吹日曬雨淋，通過智能管理系統(tǒng)能夠智能維護(hù)，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)極大降低了光伏后期運(yùn)維成本。

BAPV屋頂依靠金屬瓦防水耐候，運(yùn)行十年左右的狀況

赫里歐光伏瓦在屋頂實(shí)現(xiàn)全面覆蓋和加強(qiáng)

赫里歐光伏瓦應(yīng)用于仿古徽派建筑

赫里歐解決方案入選2024年國家工信部技術(shù)指南

今年第13號臺風(fēng)“貝碧嘉”，以其14級的狂風(fēng)（風(fēng)速高達(dá)42米/秒，強(qiáng)臺風(fēng)級），成為75年來登陸上海的最強(qiáng)臺風(fēng)?？耧L(fēng)肆虐之下，城市景象仿佛經(jīng)歷了一場洗禮，大樹連根拔起，標(biāo)志牌支離破碎，路燈偏轉(zhuǎn)方向，共享單車更是橫七豎八地倒在路邊。然而，在這片混亂之中，赫里歐新能源上海智慧島BIPV分布式光伏項(xiàng)目卻以它堅(jiān)韌不拔的姿態(tài)，成為了這場自然災(zāi)害中的一道亮麗風(fēng)景線。

赫里歐光伏項(xiàng)目在臺風(fēng)過后完好無損

在民居屋頂上與原有屋頂人字系統(tǒng)無縫貼合覆蓋（上海閔行戶用屋頂）

在極端天氣日益頻繁的今天，選擇一款可靠、安全、高效的光伏產(chǎn)品至關(guān)重要。赫里歐光伏瓦憑借其在應(yīng)對極端天氣方面的卓越優(yōu)勢和創(chuàng)新技術(shù)，為您的光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了全方位的保護(hù)，讓您無需再為極端天氣帶來的問題而擔(dān)憂。無論是面對強(qiáng)風(fēng)、冰雹、高溫還是暴雪，赫里歐光伏瓦都能穩(wěn)定運(yùn)行，持續(xù)為您輸出清潔能源！