據(jù)了解,經(jīng)過洪水浸泡過的光伏電站,除了部分光伏組件或可挽救,但其他電氣設(shè)備基本報廢。電站25年的經(jīng)濟收益因選址風險控制不力及預防性設(shè)計欠缺,被一場自然災害全部剝奪,在導致經(jīng)濟損失的同時,還有可能面臨觸電危險等安全問題。
大冰雹事件雖然較為罕見,但美國的許多地區(qū)有過此類風險,冰雹會損壞太陽能組件的外部和內(nèi)部(微裂縫),導致電力輸出效能欠佳。從長遠來看,由于灰塵或水滲入這些裂縫,電池組件功能或會進一步惡化;更糟糕的是,出現(xiàn)故障的太陽能組件可能會引發(fā)火災。
隨著全球變暖,太陽能電力在當下的重要性以及預期重要性都越來越高。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的第六版評估報告(AR6)發(fā)布后,降水事件可能會變得更加極端。
保護太陽能組件免受暴雨、野火、大風和冰雹等危險天氣的影響正變得越來越重要。
下圖來源:Dennis Schroeder / NREL
保險減少損失,價格正在飆升
雖然這些大冰雹事件仍然很罕見,但它們造成的破壞可能會非常嚴重。由于歷史調(diào)整和德克薩斯州近期的一些案例,保險價格正在飆升(在過去幾年中上漲了400%)。近期,人們在保險單上看到的最低免賠額是10萬美元,實體損失限額是5%。
在過去幾年中,這一數(shù)字已增至25萬美元和5%,德克薩斯州還公布了100萬美元和15%的案例。很多時候,在最新政策中規(guī)定了最高的實體損失限額,而不是賠償全部實體損失。
從地圖來看,德克薩斯州,俄克拉荷馬州,堪薩斯州和內(nèi)布拉斯加州的風險似乎最大,一些地區(qū)每年面臨一次以上的冰雹事件,冰雹尺寸>2英寸
因此,電力公司越來越關(guān)注預防成本,并利用氣象數(shù)據(jù)來保護他們的資產(chǎn)。從這些數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的、對潛在冰雹災害危險的認識或可操作信息有不同的時間尺度。
保護措施:預報范圍時間表——最多提早3天
在這個時間框架內(nèi),電網(wǎng)運營商致力于提高員工對可能產(chǎn)生冰雹的情況的認識。在這里,我們通常會參考數(shù)值天氣預報模型(NWP)或統(tǒng)計模型。更大范圍的NWP模型通常不能直接預測冰雹的發(fā)生,雖然如此,部分模型參數(shù)、不穩(wěn)定性指數(shù)和模擬雷達反射率可以給出間接提示。
有數(shù)個可用的出色模型,有些是公共的,有些是商業(yè)性的。下面是一些免費提供的建議模型(并非詳盡無遺)。
除了經(jīng)典的模型參數(shù)外,HRRR模型還生成了一個名為GRMAX01的參數(shù)。這一參數(shù)提供了地表最大冰雹/粒徑的一小時預期。
上述NAM和HRRR模型是確定性的,SREF提供了可用于推導惡劣天氣事件概率的集成數(shù)據(jù)。一些參數(shù),如不穩(wěn)定性/冰雹(尤其是HRRR輸出)被視為是實驗性的。
X 波段雷達的降水類型示例,設(shè)置為125 米分辨率。紅色區(qū)域是觀察到大冰雹的區(qū)域
保護措施:近乎實時——提前0-2小時
在這個時段內(nèi),電網(wǎng)運營商希望運行一個決策支持系統(tǒng),目的是將太陽能組件移動到一個安全的位置,降低大型冰雹打碎組件的風險。除了上文提到的NWP外,還可以通過使用基于極化X波段雷達裝置的、所謂nowcasts(使用觀測雷達和先進外推算法的短程預報)解決方案。
X波段雷達的可用半徑通常為30-60km。除了反射率和降水強度等經(jīng)典參數(shù)外,包括夏季冰雹在內(nèi),它還可提供與到達地表的降水類型相關(guān)的可靠信息。X波段雷達還具備了高分辨率和高更新頻率的優(yōu)勢。
通過將降水類型與nowcasts技術(shù)相結(jié)合,并對這些數(shù)據(jù)應(yīng)用閾值,可以建立一個有足夠反應(yīng)時間的早期冰雹風險預警系統(tǒng)。
事故后分析
一旦發(fā)生了冰雹破壞事件,至關(guān)重要的是能夠證明電力項目現(xiàn)場出現(xiàn)了大冰雹,尤其是對于一些基于約定閾值的參數(shù)保險(例如,大于2英寸的冰雹石)來說。
除了X波段雷達提供的證據(jù)外,現(xiàn)場冰雹傳感器也很重要。它們最起碼應(yīng)提供與冰雹大小的時間分布相關(guān)的完善統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及每次事件中,每個冰雹等級的撞擊次數(shù)。
一次冰雹事件中冰雹直徑隨時間的分布圖
平臺
在針對大冰雹事件設(shè)置保護措施時,電力公司面臨著來自不同預報中心、X波段雷達供應(yīng)商、自有傳感器數(shù)據(jù)等完全不同的數(shù)據(jù)類型,所有這些都需要可靠的存檔和報警功能。因此,電力公司運營商正在尋找提供端到端解決方案的供應(yīng)商,這些解決方案可以在單個平臺或單個解決方案中組合在一起。
出現(xiàn)了很多候選方案??梢钥隙ǖ氖?,Datasphere看似是一個前景遠大的解決方案。Datasphere整合了傳感器數(shù)據(jù)、各種來源的預測數(shù)據(jù)以及nowcast預報數(shù)據(jù)。此外,KISTERS北美公司也提供自有的冰雹傳感器和nowcast技術(shù)。
原標題:暴雨、冰雹、野火等惡劣氣候下,大電站組件防護困境