1. Problèmes actuels de sécurité de la production d'énergie photovoltaïque

Ces dernières années, avec la réduction du coût du système de production d'énergie solaire photovoltaïque, le coût de l'électricité est beaucoup plus faible que celui des combustibles fossiles classiques tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel, ainsi que celui de l'énergie nucléaire.

Par le passé, les entreprises photovoltaïques et les instituts de recherche et de développement ont investi le plus d'énergie dans l'amélioration de l'efficacité de la conversion photovoltaïque et la réduction des coûts du système afin de réduire les coûts du système photovoltaïque. Ces deux points focaux mettent rarement l'accent sur la diversité des scénarios d'application photovoltaïque et sur les menaces potentielles posées par les activités humaines.

Au cours des 20 dernières années, l'énergie photovoltaïque a été produite aux États - Unis et en Europe. La capacité installée mondiale totale représente déjà la part de la production mondiale d'électricité. Il semble que le développement de l'industrie photovoltaïque soit entré dans une phase industrielle mature, mais il reste encore beaucoup à faire pour que la production humaine soit largement utilisée. C'est loin. Dans le même temps, le remplacement des énergies renouvelables par des énergies fossiles reste un processus long. La révolution énergétique n'est pas une affaire du jour au lendemain.

L'industrie de la production d'énergie photovoltaïque a connu 20 ans de démarrage à l'industrialisation et 15 ans en Chine. Bien que la Chine soit devenue le monde & # 39; En tant que plus grand pays de fabrication et d'application photovoltaïque en Chine, il n'y a pas eu de changement révolutionnaire dans l'application photovoltaïque. Ils utilisent encore des circuits en série pour créer des tensions en courant continu plus élevées, qui sont ensuite alimentées en courant alternatif et en courant continu par des onduleurs centralisés. Conversion, alimentation en courant alternatif dans le réseau. Des tensions allant jusqu'à 1000 V sont générées dans les circuits en série du côté DC. Ces dernières années, afin de réduire le nombre de câbles du côté DC, on a commencé à augmenter la tension en courant continu à 1500v.

Depuis le début de l'industrialisation photovoltaïque, le principe du système a formé un mode de pensée fixe. Le plus grand avantage de cette voie technique est que la tension d'une seule cellule formée par une jonction photovoltaïque PN n'est généralement que d'environ 0,5 ~ 0,6 V, et la relation inverse entre le courant et la tension détermine que seule une tension plus élevée peut obtenir un courant plus faible, réduire la perte de résistance du système, améliorer l'efficacité du système et réduire le coût du système. C'est ce qui s'est passé au cours des 20 dernières années et c'est une idée constante qui continue de se développer aujourd'hui.

Si ce choix d'itinéraire technique n'est utilisé que pour la production d'électricité au sol et les systèmes existants d'installation de soutènement du toit, le risque semble faible. Mais avec la mise en service de plus en plus de centrales photovoltaïques sur le toit, les gens trouvent que cette voie technologique est confrontée à de plus en plus de risques et de défis pour la sécurité. En particulier, le 22 août 2019, CCTV Financial a signalé que les supermarchés Wal - Mart américains avaient allumé la production d'électricité photovoltaïque sur les toits de sept centres commerciaux au cours des 11 derniers mois. Wal - Mart a poursuivi Tesla solarcity aux États - Unis pour avoir démantelé le toit photovoltaïque et indemnisé les dommages. Cet événement a suscité de nombreuses préoccupations concernant la sécurité de la production d'énergie photovoltaïque.

En fait, avec le développement de l'atténuation de la pauvreté photovoltaïque et du développement rural distribué au cours des dernières années, les incendies de centrales photovoltaïques sur le toit se produisent fréquemment en Chine et sont devenus un facteur important qui menace les gens. C'est la sécurité du bâtiment. À l'heure actuelle, il n'existe pas de statistiques détaillées sur la probabilité d'incendie des centrales photovoltaïques, mais l'itinéraire technique de la production d'énergie photovoltaïque sur le toit, principalement à haute tension et à courant continu, a constitué un risque potentiel pour la sécurité des bâtiments et doit être hautement apprécié.

À cette fin, en 2014 et 2016, l’ue et les États - Unis ont adopté une législation prévoyant que les installations photovoltaïques sur les toits doivent être équipées de disjoncteurs intelligents. Les tensions maximales sont fixées à 60 volts et 80 volts, respectivement. En 2020, la Chine a adopté le Code technique pour l'intégration de l'énergie photovoltaïque dans les bâtiments et a fait référence aux exigences relatives à l'arrêt des pannes de 80V dans les normes américaines. Toutefois, comme il ne s'agit pas d'une norme obligatoire, elle n'a pas reçu suffisamment d'attention en Chine.

Avant - propos

22 août 2019 CCTV Financial Report: Au cours des 11 derniers mois, les supermarchés Wal - Mart américains ont continuellement allumé de l'électricité photovoltaïque sur les toits de sept centres commerciaux. Wal - Mart a poursuivi Tesla solarcity pour tous ses toits photovoltaïques aux États - Unis et a indemnisé les dommages. Cet événement a suscité de nombreuses préoccupations concernant la sécurité de la production d'énergie photovoltaïque.

Toit photovoltaïque

En fait, avec le développement de l'atténuation de la pauvreté photovoltaïque et du développement rural distribué au cours des dernières années, les incendies de centrales photovoltaïques sur le toit se produisent fréquemment en Chine et sont devenus un facteur important qui menace les gens. C'est la sécurité du bâtiment. À l'heure actuelle, il n'existe pas de statistiques détaillées sur la probabilité d'incendie des centrales photovoltaïques, mais l'itinéraire technique de la production d'énergie photovoltaïque sur le toit, principalement à haute tension et à courant continu, a constitué un risque potentiel pour la sécurité des bâtiments et doit être hautement apprécié.

À cette fin, en 2014 et 2016, l’ue et les États - Unis ont adopté une législation prévoyant que les installations photovoltaïques sur les toits doivent être équipées de disjoncteurs intelligents. Les tensions de réglage maximales sont respectivement de 60 V et 80 v. En 2020, la Chine a adopté le Code technique pour l'intégration de l'énergie photovoltaïque dans les bâtiments et a fait référence aux exigences relatives à l'arrêt des pannes de 80V dans les normes américaines. Toutefois, comme il ne s'agit pas d'une norme obligatoire, elle n'a pas reçu suffisamment d'attention en Chine.

Les dangers cachés de l'application de la technologie photovoltaïque actuelle à la production d'électricité sur le toit

À l'heure actuelle, la plupart des routes techniques photovoltaïques en cascade se composent principalement de plus de 20 modules, formant des cascades, formant des lignes HV en courant continu de 1000v et 1500v, entrant dans la boîte de jonction en courant continu, puis entrant dans l'onduleur centralisé ou l'onduleur en cascade pour effectuer l'onduleur en courant continu - courant alternatif, puis intégrant l'alimentation en courant alternatif dans le réseau électrique.

Au cours de la chaîne, la tension de l'élément est superposée pour former une haute tension latérale en courant continu superposée. Afin de réduire la perte de procédé de la chaîne et d'éviter l'effet de plaque courte de la chaîne, les conditions de fonctionnement (paramètres de fonctionnement de la production) des composants de chaque chaîne doivent être aussi uniformes que possible.

Les installations photovoltaïques de surface doivent être nivelées sur le terrain de manière à ce que chaque ensemble de chaînes soit installé dans un réseau de supports dans la mesure du possible. En même temps, l'entretien quotidien doit être effectué pour vérifier les points chauds, les écarts de courant de la chaîne et le nettoyage de la poussière afin d'assurer l'uniformité des conditions de fonctionnement des composants internes de la chaîne.

Toutefois, les scénarios d'application de la production distribuée, en particulier les systèmes photovoltaïques (bipv et bapv) installés à la surface des bâtiments, seront plus incertains, difficiles à entretenir et à nettoyer la poussière et difficiles à assurer la cohérence des conditions de fonctionnement des composants en cascade. Par conséquent, il amplifiera l'occurrence d'événements isolés ou à faible probabilité dans l'exploitation d'une centrale au sol.

Les principales difficultés techniques et les risques pour la sécurité liés à l'application de la technologie traditionnelle des modules photovoltaïques à la production d'électricité sur les toits et les façades des bâtiments comprennent:

1. Effet de point chaud:

Si l'une des cellules d'une cellule branchée en série est bloquée, elle sera utilisée comme charge pour consommer l'énergie produite par d'autres cellules solaires, à ce moment - là les modules solaires bloqués produiront de la chaleur. Cet effet peut endommager gravement les cellules solaires et entraîner directement une défaillance ou un incendie. La conception structurale des modules photovoltaïques traditionnels présente de tels défauts naturels.

2. Effet PID:

Aussi connu sous le nom d'atténuation induite potentielle, il s'agit du matériau d'emballage de l'assemblage de la batterie et de ses surfaces supérieure et inférieure. Sous haute tension, le transfert d'ions se produit entre le panneau de batterie et le cadre métallique de mise à la terre, ce qui entraîne une dégradation des performances des composants. L'effet PID est la principale raison de l'atténuation à long terme et même de la dégradation grave des modules. L'atténuation de la puissance du module qui en résulte dépasse parfois 50%; La raison fondamentale de ce danger est que les modules photovoltaïques existants sont connectés en série au fur et à mesure qu'ils forment un réseau de production d'électricité. Former 20 à 30 fois la tension d'un seul composant, comme 1000v DC.

3. Diagramme d'arc HVDC:

Les modules photovoltaïques traditionnels sont connectés en série pour former une haute tension du côté DC. Actuellement, les niveaux de tension utilisés sont de 1000v et 1500v. Dans le scénario d'application de la production d'énergie photovoltaïque dans les bâtiments, la tension est en contact étroit avec le panneau photovoltaïque, ce qui constitue une grande menace pour la sécurité des activités humaines. Le courant continu haute tension est également susceptible de provoquer des incendies d'arc, représentant environ 45% des incendies de production d'énergie photovoltaïque distribuée sur le toit.

4. Résistance aux intempéries:

Le dos des modules photovoltaïques traditionnels est fait de matières organiques. Dans un environnement chaud et humide sur le toit, la résistance aux intempéries est considérablement réduite et la durée de vie est inférieure à celle de la centrale au sol.

5. Problèmes de fonctionnement indépendants:

Les modules photovoltaïques traditionnels sont connectés en série, de sorte que chaque module photovoltaïque ne peut pas fonctionner indépendamment. Une fois que l'un des modules est défectueux, l'énergie contenue dans la chaîne est recueillie dans le module défectueux, ce qui est susceptible d'entraîner un risque d'incendie.

6. Lutte contre les incendies:

Le dos des modules photovoltaïques traditionnels est en matière organique ou en verre, ce qui ne peut pas répondre aux exigences en matière de protection contre l'incendie des bâtiments; L'intérieur des produits bipv doit être constitué de matériaux ignifuges et ignifuges pour assurer la conformité aux normes de protection contre l'incendie.

L'article 3.2.16 du Code de conception de la protection contre l'incendie dans les bâtiments (gb50016 (2018) stipule clairement que « les matériaux non combustibles doivent être utilisés pour le toit des bâtiments réfractaires des classes I et II (entrepôts).

7. Problèmes de roulement:

La conception mécanique de la structure des composants traditionnels ne peut garantir qu'une certaine pression d'air, sans tenir compte des activités humaines sur la surface des composants. Cependant, les produits bipv en tant que matériaux de construction doivent tenir compte des activités d'entretien et de marche des gens.

8. Risque de fissuration:

Les fissures sont de minuscules fissures invisibles à l'oeil nu. En raison de sa structure cristalline, la cellule de silicium cristallin est facile à fissurer. La fissure est un défaut courant de la batterie elle - même. Cela provoquera la défaillance d'une partie ou même de la totalité de la puce de la batterie. Étant donné que les produits traditionnels ne tiennent pas compte de l'activité humaine sur les surfaces des composants, il n'existe pas de contrôles de conception pour les problèmes de fissuration. Étant donné que le bipv est influencé par les activités quotidiennes de l'homme, le bipv utilisant des cellules en silicium cristallin doit tenir compte des risques de fissuration.

9. Sécurité électrique:

En tant que matériau de construction, les produits bipv sont très différents des composants traditionnels. En tant que matériaux de construction, ils sont étroitement liés à la vie humaine. La sécurité électrique est devenue une considération majeure. Tout produit bipv dont la tension de sécurité est supérieure à la demande humaine constitue une menace pour la vie humaine. Les produits bipv authentiques doivent d'abord être entièrement protégés contre la tension. La sécurité des produits basse tension est sans aucun doute la meilleure solution.

10. Généralité de la construction:

En tant que produit de matériaux de construction, les produits bipv doivent être pleinement intégrés aux résultats de l'entretien des bâtiments existants et être aussi populaires que possible pour permettre une utilisation à grande échelle des bâtiments existants.

L'aggravation des problèmes susmentionnés a entraîné la défaillance des composants et même un incendie. Il n'est pas difficile d'expliquer pourquoi la probabilité d'incendie de l'énergie photovoltaïque sur le toit est beaucoup plus élevée que celle des centrales au sol.