光伏进入“深水区”：极端气候下的“应对之策”

作者/王冈

编辑/严凯

来源/能源严究院

原创 ❖ 深度 ❖ 温度

不久前的一场强风，撕掉下了不少光伏电站的“遮羞布”。

4月12日前后，受强冷空气影响，华北、黄淮东部等地遭遇历史同期罕见的持续性大风天气，局地瞬时风力可达12-13级，强度堪比台风登陆。

强风天气下，光伏电站面临严峻的挑战。根据公开信息，不少电站在这样的极端天气下遭受严重破坏，带来极大损失。对这些业主来说，索赔成为难题。

事实上，除了强风，暴雪、冰雹等极端天气亦发生得越来越频繁。而随着光伏资产在全球范围内越来越普遍，极端气候所造成的潜在威胁已经是不得不面对的巨大挑战。

当光伏行业进入“深水区”，光伏上下游参与者该如何应对极端气候？光伏企业又该如何在这种情形下化被动为主动，减少客户损失，甚至创造新的客户价值？

世界气象组织最新数据显示，2024年全球平均气温比工业化前的1850年至1900年间平均气温高1.55摄氏度，打破2023年创下的最高纪录。

全球气候变暖导致冰雹、强风、暴雪等极端气候事件在全球范围内频发。对光伏电站开发来说，如何应对极端天气是不可回避的全新挑战。

相比分布式电站，极端天气在全球范围内给地面电站所带来的损失更加严峻。

根据可再生能源保险公司GCube Insurance发布的数据显示，2018-2023年间，其承保的40个国家、总装机超100吉瓦的清洁能源发电项目中，气候相关理赔案件激增280%。

这些案件中，其中冰雹灾害以54%的索赔占比高居首位。紧随其后的是强风和暴雪，分别占比为23%、15%。

以冰雹灾害频发的美国德克萨斯州100MW光伏电站项目为例，冰雹灾害造成的年均光伏资产损失达469万美元。

在国内，地面电站一直是光伏新增装机的主力。

根据国际能源署(IEA)最新数据， 2024年全球新增光伏装机容量超过550GW，中国新增装机容量超过340GW，其中集中式电站占60%，户用光伏市场新增装机仅占新增容量的10%。

而根据国家能源局年初发布的统计数据，2024年国内光伏新增装机277.57GW。其中，集中式新增159.39GW，同比增长33%，分布式新增118.18GW，同比增长23%。

光伏电站遭受损失的案例正在逐年增加，极端天气所带来的气候风险，某种程度上也在重构全球光伏产业版图，亦是光伏进入深水区的重要表现。

过去，光伏电站开发会根据气候条件的“被动”安装，有意避开暴雪、冰雹、强风等频发区域。但随着全球应用需求不断增多，安全区域越来越少，极端气候将很难避开。

事实上，倘若能够在与极端气候的博弈中变被动为主动，或将拓展光伏的应用场景。

据天合光能战略、产品与市场负责人张映斌介绍，初步估计受极端气候影响的规模超百吉瓦，未来的规模会越来越多。

“第一，极端气候频率变高了；第二，未来需要更多的地方装更多的组件，好的地方基本用完，接下来需要在气候条件相对没那么好的地区安装。”张映斌说。

但如何应对？不久前，天合光能给出了自己的答案。

3月底，天合光能发布了「极端气候解决方案」。该解决方案主要面向冰雹、强风、暴雪等极端气候环境。

“为什么选择这三种极端气候？因为相对来说它们的破坏力最强。光伏全球应用的普遍性越来越强，在冰雹、强风，特别是台风、暴雪这些气候面前，普通组件是不够的。”张映斌说。

这种针对极端气候场景解决客户的痛点，实际上开了行业之先河。天合光能极端气候解决方案最大特点是软硬件结合的方式。

硬件方面，天合研发了「极御组件」，玻璃厚度提升25%，抗能量冲击能力与传统同版型组件相比提升2.5倍。同时，天合还优化边框设计，让载荷能力提升了至少50%以上。

而在软件方面，天合自研了智能跟踪SuperTrack智能算法，智能跟踪系统搭载行业首推的支架级智慧云，配备自主研发的控制器TCU与NCU，集成了多种极端气候保护策略，结合智慧云平台的监测数据，实现电站的智能自动防护，确保系统安全稳定运行。

以暴雪天气为例，在固定支架安装场景，极端气候解决方案最高可抵御2.2米不均匀雪载；在跟踪支架场景，通过传感器可以测量雪的厚度，结合天合智慧云平台，当雪厚达到设定条件，可一键下达除雪指令。

这样做的好处是，一方面可以保护组件和支架不被积雪压塌；另一方面，避免积雪遮挡带来的发电量损失。

而在冰雹场景中，天合极端气候解决方案正面最高可抗击直径55mm冰雹，在60°倾角保护下最高可抗击直径75mm冰雹。

此外，解决方案提供短时冰雹气候预报，自动下达指令使得跟踪支架进入大角度保护姿态，无惧冰雹冲击。

为了验证，天合模拟了美国德克萨斯100MW光伏电站项目呗冰雹破坏的场景。结论是，当65mm的冰雹砸下来，目前市面上的组件产品基本都会发生不同程度的破碎，但使用天合极端气候解决方案，年均光伏资产损失可降低94%。

面对强风灾害，光伏资产需要具备更强的硬件结构设计和更敏捷的强风预警跟踪保护机制。在固定支架安装场景，极端气候解决方案通过双重紧固和三横梁安装设计，搭配极御组件高强结构创新设计，多重保障系统抗风能力，最高可承受+8000/-6000Pa风压。

而在跟踪支架安装场景，天合跟踪支架搭配极御组件高强结构设计，机械载荷承载力达到+3600/-3000Pa，搭载的智慧云平台不仅实时风速监测，在触发保护风速时偏转到保护角度，更是采取分级保护策略，避险的同时最大化保障项目发电收益。

在减少光伏资产损失的同时，天合极端气候解决方案还能够进一步降低项目BOS成本和度电成本，提升发电收益。

这主要得益于天合跟踪搭载SuperTrack智能算法，相比传统天文算法，通过融合AI、大数据技术，不仅能提升高散射辐照气候条件下的发电量，还减少复杂地势下的遮挡发电损失，满足多种项目场景需求。

以位于澳大利亚昆士兰州的光伏电站项目为例，天合极端气候解决方案不仅有效应对当地频发的冰雹天气，还凭借卓越的产品性能和智能算法，项目综合客户价值提升￥0.1652元/W，度电成本降低2.84%。

未来，随着光伏更加普及，应对极端气候的场景同样会更加普遍。在开发这一特殊又日渐广泛的场景应用的解决方案上，天合光能显然又一次走在了行业前列。