水上光伏发电系统用浮体--征求意见稿编制说明

-1- 中 国 光 伏 行 业 协 会 标 准《 水 上 光 伏 发 电 系 统 用 浮 体 》(征 求 意 见 稿 )编 制 说 明1 工 作 简 况1.1 任 务 来 源根 据 中 国 光 伏 行 业 协 会 2018年 第 一 批 标 准 制 修 订 计 划 ， 协 会 标 准 《 水 上 光 伏 发 电 系统 用 浮 体 》 （ 项 目 计 划 号 2018009-CPIA） 由 中 国 光 伏 行 业 协 会 标 准 化 技 术 委 员 会 归 口 管理 ， 由 中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院 牵 头 起 草 。1.2 协 作 单 位 项 目 组 成 员 单 位 有 中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院 、 淮 南 阳 光 浮 体 科 技 有 限 公 司 、 国 家光 伏 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心 、 杭 州 汉 德 质 量 认 证 服 务 有 限 公 司 、 北 京 鉴 衡 认 证 中 心 、 长江 勘 测 规 划 设 计 研 究 院 等 单 位 。1.3 编 制 过 程2018年 03月 15日 ， 《 水 上 光 伏 发 电 系 统 用 浮 体 》 协 会 标 准 制 定 计 划 正 式 下 达 。2018年 03月 底 ， 成 立 项 目 编 制 组 。2018年 04月 27日 ， 在 江 苏 省 南 京 市 召 开 标 准 启 动 会 。 来 自 羲 和 太 阳 能 电 力 有 限 公司 、 协 鑫 集 成 科 技 股 份 有 限 公 司 、 安 浮 新 能 源 科 技 有 限 公 司 、 通 威 股 份 有 限 公 司 、 江 苏林 洋 新 能 源 科 技 有 限 公 司 、 诺 斯 曼 能 源 科 技 （ 北 京 ） 股 份 有 限 公 司 、 远 东 电 缆 有 限 公 司 、夏 尔 特 拉 （ 北 京 ） 太 阳 能 科 技 有 限 公 司 、 淮 南 阳 光 浮 体 科 技 有 限 公 司 、 国 家 光 伏 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心 、 北 京 鉴 衡 认 证 中 心 、 中 国 建 材 检 验 认 证 集 团 股 份 有 限 公 司 、 杭 州 汉 德质 量 认 证 服 务 有 限 公 司 等 单 位 的 50余 位 专 家 及 代 表 参 加 会 议 ， 对 标 准 框 架 和 关 键 指 标 进行 了 讨 论 。2018年 08月 16日 ， 形 成 征 求 意 见 稿 一 稿 ， 并 在 编 制 组 内 部 征 求 意 见 。2018年 09月 06日 ， 根 据 编 制 组 成 员 单 位 反 馈 意 见 ， 形 成 征 求 意 见 稿 二 稿 。2018年 09月 13日 ， 编 制 组 内 部 召 开 电 话 会 议 ， 就 拉 伸 性 能 测 试 样 品 类 型 、 缺 口 冲击 强 度 、 耐 紫 外 老 化 试 验 、 极 限 浮 力 、 穿 刺 强 度 、 可 燃 性 试 验 等 问 题 进 行 了 讨 论 。会 后 ， 牵 头 单 位 按 照 编 制 组 达 成 的 一 致 意 见 ， 对 标 准 草 案 进 行 修 改 完 善 。 目 前 已经 形 成 征 求 意 见 稿 。 -2- 2 标 准 编 制 原 则 和 主 要 内 容 的 确 定2.1 编 制 原 则本 标 准 按 照 GB/T1.1-2009 《 标 准 化 工 作 导 则 第 1部 分 ： 标 准 的 结 构 和 编 写 》 进 行编 写 。本 标 准 的 制 定 以 高 密 度 聚 乙 烯 浮 体 生 产 技 术 水 平 以 及 水 上 光 伏 系 统 对 浮 体 的 质 量 要求 为 基 础 ， 以 科 学 合 理 、 可 操 作 性 为 原 则 。2.2 主 要 内 容本 标 准 规 定 了 水 上 光 伏 发 电 系 统 用 浮 体 的 要 求 、 试 验 方 法 、 检 验 规 则 、 标 志 、 运 输及 贮 存 等 。 本 标 准 适 用 于 水 上 光 伏 发 电 系 统 用 高 密 度 聚 乙 烯 （ HDPE） 浮 体 的 设 计 、 研 发 、 产 品 质 量 控 制 和 验 收 。由 于 水 上 光 伏 发 电 系 统 用 浮 体 产 品 的 特 殊 性 ， 部 分 技 术 参 数 无 法 直 接 对 浮 体 产 品 进行 检 测 ， 需 要 通 过 材 料 进 行 检 测 。 因 此 ， 浮 体 要 求 分 为 浮 体 材 料 要 求 和 浮 体 产 品 要 求 两部 分 。 浮 体 材 料 要 求 包 括 硬 度 、 脆 化 温 度 、 拉 伸 性 能 、 弯 曲 弹 性 模 量 、 缺 口 冲 击 强 度 、维 卡 软 化 温 度 、 负 荷 变 形 温 度 、 氧 化 诱 导 时 间 、 环 境 应 力 开 裂 时 间 、 耐 湿 热 老 化 性 能 、耐 紫 外 老 化 性 能 、 耐 化 学 试 剂 性 能 。 浮 体 产 品 要 求 包 括 外 观 、 最 小 壁 厚 、 水 密 性 、 极 限浮 力 、 抱 耳 抗 拉 强 度 、 抱 耳 弯 折 疲 劳 、 连 接 动 载 疲 劳 、 抗 风 性 能 、 表 面 集 中 负 载 、 表 面落 锤 试 验 、 穿 刺 强 度 。（ 1） 浮 体 材 料 耐 湿 热 老 化 试 验水 上 光 伏 发 电 系 统 由 于 其 特 定 使 用 环 境 是 在 水 面 上 ， 每 年 夏 季 都 要 经 受 高 温 高 湿 环 境 。 鉴 于 浮 体 与 光 伏 组 件 的 安 装 使 用 环 境 基 本 相 同 ， 浮 体 材 料 湿 热 老 化 试 验 条 件 采 用 光伏 组 件 湿 热 老 化 试 验 条 件 ， 即 按 照 IEC 61215-2:2016 中 MQT 13的 规 定 ， 温 度 （ 85± 2） ℃ 、相 对 湿 度 （ 85± 5） %、 持 续 时 间 1000+480） h。（ 2） 浮 体 材 料 耐 紫 外 老 化 试 验水 上 光 伏 发 电 系 统 用 浮 体 作 为 光 伏 组 件 的 支 撑 部 件 ， 保 护 组 件 户 外 25年 使 用 的 要求 。 因 此 浮 体 必 须 同 光 伏 组 件 一 样 ， 具 有 25年 的 使 用 寿 命 ， 紫 外 线 对 高 分 子 材 料 具 有 很强 的 破 坏 能 力 ， 严 重 威 胁 产 品 使 用 年 限 。 目 前 水 上 光 伏 发 电 系 统 目 前 大 面 使 用 于 安 徽 、山 东 等 水 系 较 多 的 地 方 ， 光 照 资 源 属 于 我 国 Ⅱ 类 地 区 ， 25年 紫 外 总 辐 照 量 为 1600kWh/m2。行 业 参 照 GB/T 1040.2中 4mm厚 的 1B型 试 样 进 行 测 试 。 选 取 市 面 产 品 进 行 测 试 ， 测 试 结 果如 表 1所 示 。 -3- 表 1 4 mm厚 试 样 紫 外 试 验样 品 1初 始 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %）24.9 21.9 550UV600 22 18.4 328UV1000 23.1 16.9 304UV1500 22.6 14.3 264UV1840 23.5 14.1 248样 品 2初 始 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %）25.2 18.2 340 UV800 20.6 14.5 230UV1200 22.9 12.4 170UV1440 25.1 12.3 100UV1680 24.6 11.9 22样 品 3初 始 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %）25.3 18.1 470UV800 20.1 16.6 440UV1200 21 16.4 440UV1440 22.7 12.3 280UV1680 25.8 11.5 130 样 品 4初 始 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %）20.3 31.2 760UV600 22 27.2 610UV1500 23.1 24.8 460UV1850 22.6 24.1 410样 品 5初 始 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %）24.9 22.8 510UV600 22.8 18.5 264UV1000 22.6 15.7 232 UV1500 22.3 14.6 224UV1840 22 14.1 216测 试 结 果 表 明 老 化 前 后 ， 材 料 屈 服 强 度 没 有 明 显 变 化 ， 拉 伸 断 裂 应 力 保 持 率 均 ≥ 60%，5个 样 品 中 3个 样 品 的 断 裂 标 称 应 变 ≥ 200%。 -4- 由 于 1600kWh/m2辐 照 量 较 大 ， 测 试 周 期 长 ， 为 了 快 速 评 估 浮 体 材 料 老 化 性 能 ， 缩 短测 试 周 期 ， 使 用 1mm厚 的 5型 试 样 。 表 2为 辐 照 度 800 W/m2、 采 用 1mm厚 5型 试 样 进 行 的 紫 外试 验 数 据 ， 表 3为 辐 照 度 600 W/m2、 采 用 1 mm厚 5型 试 样 进 行 的 紫 外 试 验 数 据 。 从 表 2和 表 3可 以 看 出 ， 当 UV辐 照 量 达 到 500时 ， 断 裂 标 称 应 变 值 急 剧 下 降 ， 材 料 力 学 性 能 衰 减 显 著 。因 此 ， 对 于 1mm厚 试 样 ， 累 计 辐 照 量 选 取 400 kWh· m-2。 测 试 结 果 表 明 老 化 前 后 ， 材 料 屈服 强 度 没 有 明 显 变 化 ， 拉 伸 断 裂 应 力 保 持 率 基 本 ≥ 60%， 样 品 的 断 裂 标 称 应 变 保 持 率 基 本≥ 50%。 表 2 1mm厚 试 样 紫 外 试 验 后 拉 伸 性 能 （ 800 W/m 2）老 化 前 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 26.4 6.8× 102 33.1样 品 2 25.5 6.6× 102 30.2UV300 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 28.1 6.2× 102 20.4样 品 2 26.9 6.3× 10 2 20.2UV400 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 27.2 3.0× 102 21.3保 持 率 103% 44.1% 64.4%样 品 2 25.8 4.4× 102 18.6保 持 率 101.2% 66.6% 61.6%UV500 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 26.4 1.0× 10 2 17.9保 持 率 100% 14.7% 54.1%样 品 2 26.4 1.7× 102 16.5保 持 率 103.5% 25.8% 54.6%表 3 1 mm厚 试 样 紫 外 试 验 后 拉 伸 性 能 （ 600 W/m2）老 化 前 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 26 660 30.2样 品 2 25.1 610 26.4UV300 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 25.7 631 26.7 样 品 2 25.3 638 28.9UV400 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 26 628 27保 持 率 100% 95.2% 89.4%样 品 2 24.4 327 14.5 -5- 保 持 率 97.2% 53.6% 54.9%UV500 屈 服 强 度 （ MPa） 断 裂 标 称 应 变 （ %） 断 裂 强 度 （ MPa）样 品 1 25.9 395 18.1保 持 率 99.6% 59.8% 59.9%样 品 2 23.1 70 13.6保 持 率 92% 11.4% 51.5%（ 3） 耐 化 学 溶 剂 性 能浮 体 所 处 水 体 可 能 含 有 酸 性 物 质 、 碱 性 物 质 或 有 机 溶 剂 ， 本 标 准 参 照 GB/T11547-2008《 塑 料 耐 液 体 化 学 试 剂 性 能 的 测 定 》 ， 选 取 5%HCl溶 液 、 饱 和 NaOH溶 液 、 甲苯 、 IRM903矿 物 油 、 乙 醇 五 种 试 液 ， 分 别 在 （ 60± 2） ℃ 下 浸 泡 1周 ， 测 试 浮 体 的 耐 酸 性 、 耐 碱 性 及 耐 有 机 化 学 试 剂 性 能 。（ 4） 浮 体 壁 厚 的 确 定根 据 结 构 合 计 和 制 备 成 型 工 艺 经 验 ， 不 同 结 构 的 浮 体 在 成 型 工 艺 过 程 中 均 会 在 特 定位 置 出 现 最 小 壁 厚 。 最 小 壁 厚 处 即 是 浮 体 力 学 性 能 薄 弱 位 置 ， 因 此 规 定 最 小 壁 厚 对 于 保证 浮 体 的 基 本 理 化 性 能 至 关 重 要 。 根 据 国 内 生 产 企 业 和 检 测 机 构 多 年 累 积 的 实 践 经 验 ，以 及 标 准 起 草 会 专 家 建 议 ， 浮 体 合 模 线 以 上 部 分 最 小 壁 厚 应 ≥ 2 mm， 合 模 线 以 下 部 分 最小 壁 厚 应 ≥ 1.5 mm。（ 5） 抱 耳 抗 拉 强 度抱 耳 是 浮 体 的 连 接 节 点 ， 代 表 子 单 元 节 点 力 ， 应 当 充 分 考 虑 到 外 部 环 境 环 境 因 素 和结 构 设 计 方 案 ， 满 足 极 限 工 况 。 极 限 工 况 指 的 是 结 合 50年 一 遇 最 大 风 、 浪 、 流 因 素 耦 合 下 的 方 阵 节 点 受 力 状 态 ， 该 最 大 值 与 锚 固 系 统 有 关 ， 可 能 发 生 在 锚 固 点 与 浮 体 连 接 位 置 。抱 耳 抗 拉 强 度 不 应 低 于 厂 商 标 称 值 ， 单 耳 抗 拉 断 力 至 少 满 足 ： 对 边 ≥ 8000N， 对 角 ≥ 8000N。 （ 6） 抱 耳 抗 弯 折 疲 劳考 虑 内 湖 波 浪 周 期 ， 确 定 25年 作 用 频 次 约 为 10万 次 ， 因 此 浮 体 抗 弯 折 疲 劳 试 验 次 数应 大 于 等 于 10万 次 。 根 据 水 面 浮 力 测 试 ， 过 道 浮 体 在 一 侧 螺 栓 固 定 条 件 下 ， 负 重 900N对应 的 走 道 浮 体 最 大 下 沉 深 度 是 75mm。 将 承 载 浮 体 置 于 水 平 面 ， 过 道 浮 体 悬 空 ， 使 疲 劳 试验 机 气 缸 活 塞 杆 轴 线 与 承 载 浮 体 和 过 道 浮 体 的 抱 耳 连 接 点 轴 线 重 合 ， 控 制 气 缸 最 大 行 程75mm， 通 过 疲 劳 试 验 机 对 浮 体 进 行 10万 次 循 环 的 弯 折 疲 劳 试 验 。（ 7） 表 面 落 锤 试 验 -6- 由 于 水 上 光 伏 发 电 系 统 在 安 装 或 运 维 过 程 中 ， 可 能 出 现 工 具 跌 落 等 情 况 ， 因 此 要 求浮 体 具 有 一 定 的 抗 冲 击 性 能 。 浮 体 表 面 落 锤 试 验 参 考 GB/T 14152-2001《 热 塑 性 塑 料 管 材耐 性 外 冲 击 性 能 试 验 方 法 时 针 旋 转 法 》 ， 模 拟 安 装 或 运 维 时 的 工 具 坠 落 ， 采 用 质 量 为 2kg的 钢 球 从 1 m高 处 自 由 下 落 到 浮 体 上 表 面 中 心 位 置 进 行 测 试 。（ 8） 防 火 性 能光 伏 发 电 系 统 自 身 产 生 电 流 ， 具 有 起 火 的 潜 在 危 险 。 而 高 密 度 聚 乙 烯 属 于 聚 合 物 ，未 采 取 阻 燃 处 理 的 高 密 度 聚 乙 烯 具 有 易 燃 烧 性 。 当 光 伏 发 电 系 统 与 聚 合 物 浮 体 结 合 使 用时 ， 对 高 密 度 聚 乙 烯 浮 体 的 防 火 性 能 需 要 提 出 更 高 的 要 求 。 本 标 准 从 可 燃 性 和 燃 烧 性 能两 方 面 对 高 密 度 聚 乙 烯 浮 体 的 防 火 性 能 进 行 规 范 。 浮 体 产 品 燃 烧 性 能 应 符 合 GB/T 2408-2008中 8.4规 定 的 HB级 要 求 。 同 时 ， 根 据 国 内 电 站 业 主 的 普 遍 要 求 ， 浮 体 在 试 验 温 度 960℃ 下 ， 应 能 通 过 GB/T 5169.11-2017规 定 的 灼 热 丝 可 燃 性 试 验 。3 知 识 产 权 情 况 说 明未 发 现 本 标 准 技 术 内 容 涉 及 相 关 专 利 。4 与 国 际 、 国 外 同 类 标 准 水 平 的 对 比 情 况尚 未 发 现 与 本 标 准 相 应 的 国 际 标 准 或 国 外 同 类 标 准 。5 与 现 行 相 关 法 律 、 法 规 、 规 章 及 相 关 标 准 的 协 调 性本 标 准 符 合 国 家 有 关 法 律 、 法 规 的 要 求 ， 目 前 国 内 外 尚 未 制 定 水 上 光 伏 浮 体 的 相关 标 准 。 6 重 大 分 歧 意 见 的 处 理 经 过 和 依 据暂 无 。7 贯 彻 标 准 的 要 求 和 措 施 建 议建 议 本 标 准 作 为 推 荐 性 标 准 ， 发 布 后 3个 月 正 式 实 施 。8 替 代 或 废 止 现 行 相 关 标 准 的 建 议本 标 准 为 首 次 制 定 。 标 准 编 制 组2019年 02月 15日