【CITPV】 水上光伏用浮体设计选型标准

2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 水上光伏用浮体设计选型标准 2019 Copyright © SUNGROW 报告人： 吴维武 日期：2019/9/6 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 目录 研究基础01 应用场景02 浮体产品04 研究展望05 2浮体材料03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 3 研究基础/阳光电源01 2002送电到乡工程2016阳光浮体科技有限公司成立2011公司上市1997公司成立2017 确立“让人人享用清洁电力”的新使命和“成为清洁电力转换技术全球领跑者”的新愿景 2018 阳光电源印度工厂投产，可实现全球供货 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 4 综合研发检测实验室SAP+MES生产管理系统5亿元投资，12000㎡浮体生产基地 硕博40余人，申请专利70余篇阳光浮体强大的浮体产品生产制造能力 规范化的生产管理 先进的综合研发检测实验室 雄厚的研发团队自主可控的专利技术 阳光浮体科技有限公司为阳光电源全资子公司，传承集团20余年光伏行业生产及研发经验，致力于成为全球领先的浮体及漂浮系统一站式解决方案供应商 研究基础/阳光浮体01 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 5 研究基础/实验室01l 20多台先进材料检测设备，承担阳光浮体公司 产品开发及原材料检测l 针对不同使用环境，开发先进浮体产品，制定性能评价方法和技术指标 序号 检测仪器 测试项目1 密度计 密度2 熔体流动速率测定仪 熔指3 微机控制电子万能试验 力学性能4 简支梁冲击测试仪5 邵氏硬度计 6 差示扫描量热仪 热稳定性7 热重分析仪8 热变形维卡测试仪9 荧光紫外老化箱 老化性能10 超级紫外老化箱11 高低温湿热试验箱12 耐环境应力开裂仪13 落锤试验机 产品性能14 跌落试验台15 万能试验机 16 环境试验箱…… 实 验 设 备 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 6 研究基础/技术指标01 浮体材料技术指标序号 检测项目 单位 指标 标准 内容1 熔体流动速率 g/10min≤12 GB/T 3682-2000 方法A（190 °C，21.6 kg）2 冲击脆化温度 °C≤-76 GB/T 5470-2008 按标准执行3 硬度 Shore D≥50 GB/T 2411-2008 按标准执行4 拉伸屈服应力 MPa≥20 GB/T 1040.2-2006 试样：5型试验速度：50 mm/min5 拉伸断裂应力 MPa≥256 断裂标称应变 %≥450 7 拉伸弹性模量 MPa≥650 试验速度：1 mm/min8 弯曲弹性模量 MPa≥700 GB/T 9341-2008 试验速度：2 mm/min9 缺口冲击强度 kJ/m2≥40 GB/T 1043.1-2008 简支梁，A型缺口10 维卡软化点 °C≥115 GB/T 1633-2000 A5011 热变形温度 °C≥60 GB/T 1634.2-2004 方法B12 氧化诱导时间 min≥60 GB/T 19466.6-2009 210 °C13 耐环境应力开裂 h≥1000 GB/T 1842-2008 条件B，F5014 光氧老化 GB/T 16422.3-2014 荧光紫外老化累计辐照计量1400KWh/m 2拉伸断裂应力保持率 %≥75 GB/T 1040.2-2006断裂标称应变保持率≥6015 湿热老化 IEC 61215 老化温度：85 °C相对湿度：85%时间：1000 h拉伸断裂应力保持率 %≥75 GB/T 1040.2-2006断裂标称应变保持率≥6016 阻燃性能 级 HB GB/T 2408-2008 试验方法A——水平燃烧试验17 环保性能 RoSH、REACH 各项指标满足限值要求材料安全性能 GB/T 17219-199818…… 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 7 研究基础/合作研发01 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 8 近海水域 极寒水域小型水域 沉陷区湖泊 电站水库污水处理池 漂浮系统应用场景/场景类别02 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 9 浮体浮力满足组件固定荷载、雪荷载、人运维荷载的要求浮体满足在风、浪、水位变化等产生的周期性应力，抗疲劳、抗拉要求浮体满足在高温、高寒、温差剧变等自然环境下的温度要求日本福岛实验项目（极寒） 台湾3.1MW示范项目（高台风） 应用场景/性能要求02 根据浮体实际应用环境，对浮体产品进行全面的第三方检测与自测，确保浮体方阵运维的可靠性建立实地浮体试验项目方阵，持续监控浮体在极端应用场景的可靠性 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 10 应用场景/产品类型02 HDPE浮管+金属支架 混凝土浮箱+金属支架 填充泡沫浮箱+金属支架 HDPE浮体 HDPE浮体+金属支架 HDPE浮体+玻璃钢支架 HDPE浮体+HDPE支架 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 11 应用场景/产品类型02 HDPE浮体+金属支架 淮南顾桥150MW水面漂浮项目Ø 倾角可变、可扩展性好Ø 安装方便、施工效率高Ø 通风效果良好 Ø 运维方便、随处可达Ø 运输、储存方便 Ø 全球装机容量最大的单体水面漂浮项目 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 12 浮体材料/关键性能03浮体材料两大关键性能 A基本性能 B耐候性能 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 13 基本性能HDPE基料提供基本力学性能 耐环境应力开裂性能 加工性能 其他性能浮体材料/基本性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 14 基本力学性能 拉伸性能ü 拉伸屈服应力（≥20 MPa）ü 拉伸断裂应力（≥25 MPa）ü 断裂标称应变（≥450 % ）冲击性能ü 简支梁缺口冲击（≥40 kJ/m 2）弯曲性能ü 弯曲模量（≥700 MPa）优质浮体材料应满足上述参数数据来源 实验验证 技术指标样品规格性能检测 共验证20余种牌号H DPE基料牌号不同，力学性能略有不同 浮体材料/基本性能—力学性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 15 耐环境应力开裂（ESCR） 判断依据 • 熔指• 密度• 分子量分布• 共聚单体评判 标准 • 检测标准：GB/T 1842• 检测条件：条件 B （恒温浴温度50 ºC，试剂浓度10%）• 技术指标：F50≥1000 h• 约45%的被测基料满足技术指标基 料 优 选 序号 起始日期 结束日期 检测周期/h 检测结果1 2017/07/28 2017/11/14 2616 F02 2017/07/28 2017/11/14 2616 F03 2017/07/28 2017/11/14 2616 F304 2017/07/28 2017/11/14 2616 F06 2017/07/28 2017/12/01 3048 F07 2017/11/14 2018/02/07 2040 F08 2017/12/01 2017/12/11 240 F509 2017/12/01 2017/12/08 168 F5010 2017/11/14 2018/02/06 2016 F5011 2017/12/01 2018/03/16 2328 F012 2017/12/12 2017/12/27 360 F5013 2017/12/12 2017/12/26 336 F5014 2017/12/18 2018/01/03 384 F5015 2017/12/27 2018/01/03 168 F5016 2018/01/03 2018/01/28 600 F5017 2018/01/03 2018/04/13 2208 F1018 2018/01/31 2018/05/11 2208 F019 2018/02/07 2018/03/16 696 F5020 2018/02/07 2018/05/11 2040 F1021 2018/03/16 2018/05/11 1344 F1022 2018/03/16 2018/04/02 408 F70……判 断 方 法 测 试 结 果 浮体材料/基本性能—ESCR性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 16 HDPE 基料对加工性能的影响ü 壁厚均匀性ü 重量可控性ü 吹胀性ü 能耗ü 。。。判断依据——熔指 根据产品重量、结构特点、设备、工艺等，选择熔指适合的H DPE浮体材料/基本性能—加工性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 17其他性能检测 ü 冲击脆化温度（-70 ºC）ü 维卡软化点（≥115 ºC）ü 热变形温度（≥60 ºC）ü 燃烧性能（HB级）ü 邵氏硬度（≥50）ü RoSHü 水质检测ü 耐溶剂性能 ü …… TUV认证 检测项目 测试标准 测试条件 测试结果冲击脆化温度-76 °C GB/T 5470-2008 / 样品完整邵氏硬度 GB/T 2411-2008 / 62维卡软化点°C GB/T 1633-2000 A50 129.4热变形温度°C GB/T 1634.2-2004 方法B 64.9阻燃性能 GB/T 2408-2008 试验方法A HBRoSH IEC 62321:2008 / 合格水质检测 BS6920GB/T 17219-1998 / 通过耐溶剂性 GB/T 11547-2008 / 通过 第三方检测机构测试结果浮体材料/基本性能—其他性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 18 耐候性能母料提供 热氧老化 光氧老化有害的紫外线加工——高温，使用——红外辐射/热 浮体材料/耐候性能03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 19 氧化诱导时间• 评估浮体材料耐热氧老化性能• 检测标准： GB/T 19466.6 • 技术指标：≥60 min（210 ºC） 双85湿热老化• 浮体材料耐湿热老化性能• 检测标准： IEC61215 • 检测条件：温度85 ºC，湿度85%RH，1000 h• 技术指标：力学性能保留率≥75% 浮体材料/耐候性能—热氧老化03 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 20存在的问题 u 常规老化 1) 氙灯、荧光紫外 2) 检测周期过长u 加速老化 1) 仅强调紫外辐照量 2) 无明确检测条件 3) 无明确评判标准 已开展的工作u 选择不同老化设备 1) 常规老化箱（荧光紫外灯）、超级紫外箱（金属卤素灯） 2) 紫外辐照强度：800 W/m2、 600 W/m2、 200 W/m2、0.76 W/m2@340 nmu 检测不同规格样条 1) 5型拉伸样条（1 mm） 2) 1B型拉伸样条（4 mm） 系统性老化试验 分析老化衰减曲线 指导加速老化测试 浮体材料/耐候性能—光氧老化03 u 加速老化与常规老 化结果匹配u 试样厚度降低可缩 短评价周期 u 测试结果稳定u 评价方法已被标准 采用成果 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 组件安装浮体便于通风散热浮力大，安全余度高 运维通道（短）表面防滑设计集中承载性能高 运维通道（加长）表面防滑设计适应72片组件安装 汇流箱安装浮体可兼做电缆通道可兼做运维通道 SF-M3主浮体SF-A1过道浮体 SF-C1连接浮体SF-H3汇流箱浮体浮体组装示意图浮体产品/浮体产品04 21 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 浮体产品试验分类 试验项目 技术要求基本性能 极限浮力 主浮体≥1350N，走道浮体≥600N水密封 浸没时间≥168h壁厚 壁厚≥2mm环境类 高低温测试 温度-40℃~85℃，试验后抗拉强度符合要求冷冻测试 温度-18℃，周期120h，试验后抗拉强度符合要求力学类 抗风荷载 可承受风速不低于40 m/s的强风抱耳抗拉强度 单耳抗拉断力：对边≥6500 N，对角≥6500N抱耳抗弯折疲劳 动载次数≥10万次连接动载疲劳 动载次数≥10万次表面集中负载 承载力≥100KG 表面抗穿刺 穿刺力≥3000N表面落锤试验 5次落锤试验后，浮体表面未发生明显破坏、变形底部抗刮擦 划痕深度≤0.5mm 浮体产品/技术要求04 22 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 浮体风载荷测试浮体抗拉强度测试 落球试验 浮体壁厚测试高低温试验 底部抗刮擦测试浮体产品/浮体测试04 23 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential生产过程及出货检测报告 TUV检测报告 专用设备（拉压力机和疲劳测试机）浮体产品/浮体测试04 1、第三方全面测试：TUV2、自测：自测项目覆盖率达90%以上 24 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 25 对目前正在运行的实地试验项目进行持续监控，确保在极端应用场景的运维可靠经测试确认，浮体产品在高寒地区水面经受整个寒冬考验，主浮体、过道浮体的抗拉强度未有明显衰减黑龙江大庆实验项目（极寒） 浮体抗拉测试 浮体产品/实验电站04 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 浮体产品/标准研究进展04 2017年4月，阳光浮体制定企业标准《浮体产品技术要求和测试方法》，规范产品技术要求2017年9月，海峡两岸太阳能光伏领域共通标准专家技术委员会成立2019年6月，中国光伏行业协会水面光伏标准《水上光伏发电系统用高密度聚乙烯浮体》报批2019年8月，能源行业标准《水上光伏系统用浮体技术要求和测试方法》颁布2019年8月，《塑料 水上浮体专用改性高密度聚乙烯（PE-HD）材料》成立标准工作组 26 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential l 2018年6月，行业标准第二次工作组会议在阳光电源召开 与会专家对标准草案中各条款达成一致意见l 2018年3月，能源行业标准启动会在合肥举行l 2017年，国家能源局下达浮体标准制定计划浮体产品/标准研究工作04 l 2018年5月，海峡两岸太阳能光伏共通标准制定工作会议在沪召开。 l 两岸通过标准会由中国电子技术标准化研究院和台湾工研院共同召集，工信部电子信息司、阳光浮体、福建计量院、英利、台湾杜邦等单位的20余位海峡两岸光伏专家参加会议l 2018年4月，浮体协会表启动会在南京举行l 2019年4月完成标准答辩，参与单位：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l 2019年6月提交报批稿 27 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 28 价格与成本的压力 行业设计规范缺乏 复杂环境的适应性系统设计的多样性 浮体产品优化设计 锚固系统的可靠性研究展望/新挑战05 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential 05 研究展望/对策l 联合研究：国内机构、海峡两岸联合研究、标准共通l 浮体材料：更可靠的耐候浮体材料研发、检测标准与方法l 浮体产品：最优化结构设计、仿真分析+全面测试保证l 近海应用：抗台风、防腐蚀l 系统设计：最优化漂浮系统方案设计l 锚固系统：基于海洋工程高可靠性锚固系统设计 29 2019 Copyright © SUNGROW.Confidential THANK YOU!