水面光伏浮體如何滿足設計使用壽命？

hdpe是食品級材料嗎

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文章來源：投稿，不代表光伏們觀點

，僅供

參考

新加坡太陽能研究所（SERIS）最近的一份報告顯示，全球水面光伏市場將繼續快速發展，未來幾年，僅印度、韓國、泰國就有近

10GW

的市場容量。不佔用

土地資源

和更高的

發電效率

使得漂浮電站在全球範圍內受到歡迎，但複雜的水面環境也提出了更大的挑戰，如何

滿足25年設計使用壽命

即是其中之一。

水

面光伏浮體材料的20餘項效能指標

目前國內外主流的水面光伏系統均採用

浮體+支架

方案，浮體一般採用

食品級

高密度聚乙烯（HDPE）材料，這類材料常用於醫藥容器、塑膠飯盒、食品包裝袋、天然氣輸送管道等，具有良好的化學穩定性、耐候性和環境友好性。

水面光伏浮體是漂浮系統的基礎，

材料效能直接關係到浮體設計使用壽命。

然而行業內很多廠家

對材料效能並不重視或是一知半解

，甚至認為吹塑時易成型的HDPE就是好料。其實不然，成型性只反映了原料的加工性，很片面。還有些廠家懂一些，但關注點有些“跑偏”，比如只重視強度、硬度、模量等，認為浮體越硬、越抗拉就越好，然而這種型別HDPE材料的

使

用壽命反而很短

。

“某品牌”浮體耐環開效能不佳導致開裂

選擇效能優異的原料需要綜合考慮其

合成工藝

以及

20餘項關鍵指標

。鑑於浮體材料的重要性，頭部企業陽光電源水面光伏於2017年4月成立水面光伏裝置

新材料研發實驗室

，根據不同水域環境情況，探索材料力學效能、耐候效能、環保效能等關鍵技術指標對浮體

使用壽命和環境的影響

，同時承擔原材料檢驗等重要任務，開展先進材料的製備、試模、工藝最佳化、制定評價方法等研究工作，指導並規範生產和品質管控。

水面光伏浮體材料測試（陽光水面光伏新材料研發實驗室提供）

基料耐環開效能檢測結果表（部分）（陽光水面光伏新材料研發實驗室提供）

原材料有多項效能指標，如熔指、密度、ESCR（即耐環境應力開裂，決定了浮體在長期水浸泡和應力共同作用下的抗開裂效能，劣質或部分低ESCR的材料直接使用在浮體中會留下長期隱患，導致浮體開裂漏水）和拉伸效能等，其中熔指決定原料的加工性，密度與ESCR有著緊密的聯絡，拉伸效能是老化前後的重要判斷依據。有的廠家在浮體關鍵受力部位選用聚丙烯（PP），這也存在風險。PP分子上含有大量側甲基，效能不穩定，易老化失效，且脆性大，低溫衝擊強度低，容易斷裂。

“某品牌”PP材料浮體螺母老化發白

不同原料供應廠家生產工藝不盡相同，市面上的HDPE原料也有差別，其效能也有一定的區別，因此

來料檢測

是一項重要工作。

系統老化試驗及快速老化測試方法開發（ 陽光水面光伏新材料研發實驗室提供）

耐候改性前後氧化誘導時間對比 （陽光水面光伏新材料研發實驗室提供）

據悉，陽光水面光伏評估了

40餘種牌號的HDPE

材料，結合聚合方式和耐環境應力開裂等效能優選基料。同時，選取不同的耐候助劑，測試和對比了不同老化體系，為制定企業標準打下了基礎。基料方面，篩選出十餘款產量穩定、效能優異的大中空吹塑級HDPE；母料方面，透過系統性試驗獲得最佳抗氧/抗紫外線復配體系，成功開發出滿足使用要求的耐候配方。但這種程度的來料檢測僅限於個別水面光伏裝置生產廠家，

大部分廠家並沒有相應的檢測能力，

難以選擇最合適的材料。

廣西漂浮電站（灌溉水庫）

行業標準是保障

行業標準是產品質量和使用壽命的基本保障，也給生產廠家劃了一條紅線。

《NB_T 10187-2019水上光伏系統用浮體技術要求和測試方法》、《T∕CPIA 0016-2019 水上光伏發電系統用高密度聚乙烯浮體》等行業標準，規定了許多重要的材料效能指標，其中的

紫外老化、氧化誘導時間、耐環境應力開裂

等指標直接影響浮體的使用。

馬來水面漂浮電站（酸性水質水域）

在制定以上標準過程中，陽光水面光伏原材料研發實驗室提供了大量的可靠資料，

解決了紫外老化、溼熱老化標準判定等爭論較大的問題。

其中，陽光水面光伏聯合國家光伏檢測中心對浮體材料耐候老化效能及檢測方法做了系統性測試評估工作，透過不同原材料和規格的樣品，以及不同光源和輻照強度的紫外老化試驗箱，耗時兩年評價了材料耐候效能以及適用於漂浮光伏行業的快速、可靠的測試方法，結合長期的實踐發表了《

漂浮式水上光伏系統用浮體材料快速老化評價方法》。

大型近海水域漂浮電站

PV Magazine近期的一份研究報道顯示，目前全球已有

35個國家和地區

擁有正式運營的漂浮電站，另有

30餘個國家和地區

正在建設或積極開發新的漂浮專案，全球總裝機容量已達2。6GW，並且繼續保持快速增長的勢頭。但在擁抱漂浮光伏全球市場大發展的同時，我們也要認識到這個光伏市場新興支柱所面臨的問題，部分頭部企業已經看到了這些問題，並且做了許多深入的研究工作。水面光伏浮體能否達到

25年設計使用壽命

，也許時間可以證明一切，我們不妨拭目以待。

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