漂浮式太阳能应用的项目规模和地理覆盖范围方面都在继续增长，但对组件以外的系统零部件（如浮体、夹具、电缆和其他电气设备）的平衡需求仍存在一些不确定性。TÜV Rheland的Jörg Althaus详细介绍了FPV(漂浮式太阳能)项目中可能影响采购决策的因素。

浮式光伏(FPV)，有时也称为浮式太阳能系统，是漂浮在水面上(主要是水库或湖泊，但有时也在海水上)的太阳能电池板。这项技术为发展中国家带来了新的机遇，尤其是在人口稠密、土地成本高的国家。

在过去5年多的时间里，这项技术的市场快速增长。其中大多数项目都建设在亚洲地区，但近年来，许多系统也开始在欧洲各地部署。一些国家也开始为FPV项目或产品开发提供特别资金，例如德国联邦网络局（Federal Network Agency）在2021年10月宣布的支持计划。

与任何新技术一样，FPV系统的可靠性和建筑合规方面也存在一些不确定性，这可能会影响某些项目的可融资性。由于FPV的整体标准尚未制定，与地面安装的光伏系统相比，“现场”经验有限，因此有必要研究潜在的额外技术风险，并采取相应的措施。

在选择BOS组件时需要仔细考虑系统可能遇到的条件。

与地面安装系统相比，影响FPV可靠性的各种环境因素在一定程度上属于附加应力。其中风力和波浪引起的应力是这里主要关注的问题，但也需要考虑阳光从水面的反射。一方面，它增加了FPV系统的能量产量，但另一方面，它也增加了与紫外线相关的降解机制的风险。

在确定浮体尺寸时，可能需要考虑进一步的冰雪荷载。有报道称，如果承重尺寸不足，当系统存在冰雪载荷时，组件下沉接触到了水线，而组件或其他系统部件却不是针对这种情况设计的，则将发生不可预料的风险。

最后，植被和动物群也不容忽视。海鸟发现FPV是一个可休息的好地方，离开时可能会留下大量污垢，而藤壶和蕨类植物可以在FPV系统上找到新家。

部件选择

FPV的系统部件与传统光伏系统有所不同，甚至还需要增加额外的部件。目前有两种主要的系统设计类型：即高密度聚乙烯（HDPE）浮体系统和由增强水弹性膜制成的浮体系统。根据具体的项目条件和设计，这两种浮体类型有着各自不同的优势。然而，考虑到应对和保护周围环境的挑战，正确的尺寸和设计至关重要。在缺乏浮体国际标准的情况下，TÜV Rheland制定了一份测试规范，以解决浮体需要承受的各种压力。

TÜV莱茵公司的内部标准-《2 PfG 2731/02.20浮体材料和结构要求》提供了一系列测试方法，以评估各种设计。其中包括一些机械试验，旨在研究热负荷下浮体的承载能力、抗拉强度和伸长率。

进一步的环境测试，如隔紫外线、隔温、隔水和浮力测试也将构成评估的一部分。最后，将演示系统带到波浪实验室，以评估系统在刮风和波浪环境下的反应。第一批浮体已经通过了延长的测试程序，而更多浮体目前还在测试中。

在浮体的顶部，主要系统组件是固定的—主要是光伏组件本身。在这里，为系统选择合适的组件时需要考虑几点关键因素。

由于一些部件比安装在其上面的组件更小，因此需要仔细检查安装情况。在组件长度的2/3位置安装夹具的典型分布可能不适用于所有设计。如果组件制造商的安装说明不适用，则必须在实际安装情况下测试组件的机械强度。由于预计会出现波浪和风荷载，建议根据IEC 6278要求进行动态机械荷载试验。

组件长期暴露在湿气中可能会要求其选择一些不易受潮的产品。玻璃/玻璃组件设计可能是一个不错的选择，但是一些带有聚合物背板的组件还包括额外的防潮层，例如多层背板中的铝板。

如果系统设计用于海水环境，则所有关键部件都要通过遵循IEC 61701的盐雾腐蚀试验。

鉴于业界对FPV系统气密性的一些报告问题以及电气部件长期暴露于水环境下的风险，TÜV莱茵在推出其《2 PfG 2750/09.20：光伏系统耐水性改进电缆的安装要求》方面又向前迈出了一步。虽然光伏安装系统的标准直流电缆通常分别符合IEC 62930和EN 50618的要求，但此类电缆不是为长期浸入水中而设计的，因此在长期潮湿的环境中可能会出现问题

新标准允许对光伏电缆进行鉴定，以提高其耐水性。此处增加的一项主要要求是，电缆内的导线必须为符合IEC 60228《用于单芯和多芯电缆和电线的细绞合铜导线》的5级导线。本标准还包括浸水后电容变化的要求，目前正在为其他漂浮系统组件（如连接器和接线盒）制定类似标准。

如果汇流箱和逆变器也安装在浮体上，当然也需要建立相关标准，以使其能够承受与浮式光伏项目相关的更高湿度和动态负载。虽然这些部件通常设计为固定/非移动部件，但浮动系统上的长期波动可能需要对敏感电子部件进行加强防护。

安全和成本效益高的锚定和系泊概念也越来越受到关注。强风事件或巨浪活动以及长期疲劳和腐蚀是对锚定和系泊系统的真正威胁，因此正确选择部件和尺寸至关重要。

水库的系统要求（水位变化可能超过10米）与内陆湖泊的系统要求大不相同，内陆湖泊只有较小的波浪作用，水位相当稳定，海上系统的系泊和锚定面临着完全不同的挑战。

在通常情况下，站位保持系统应允许一定的偏移，但应保持系统靠近锚点。系泊系统并不是什么新鲜事物，多年来一直在石油和天然气行业中使用，但统计数据确实表明，平均每九年就有一个系泊系统（1980-2001年期间的评估）出现故障，疲劳故障是最大的担忧（Noble Denton Phase 1 Mooring Intergrity JIP-Brown，et al.,2005; Noble Denton Europe，2006）。对于一个25年的项目计划，这意味着对故障检测仪器的密切监控和潜在集成已经到位。

除了用于选择正确部件的标准外，还需要根据现场条件调整操作和维护实践。例如，针对影响FPV系统性能的动植物采取的预防措施，以及此类检查的周期和内容，都与地上系统的标准做法不同。除了水管线上方的部件外，下面的部件也需要维护。

目前仍在调查的一点是FPV系统中使用的一些材料的生物相容性。为了充分利用太阳能的这一额外潜力，业界必须共同努力，分享从实际安装中获得的经验教训。

作者：Dipl.-Ing. Jörg Althaus是TÜV莱茵光伏电站服务部门经理。作为太阳能领域的长期技术专家，他在行业协会中代表TÜV莱茵，在技术论坛上发言，并为许多国际行业标准做出了贡献。 

原标题：漂浮式光伏及其BOS部件的挑战和经验