在光伏系统的运行过程中，组件面临各种环境挑战，其中就包括冰雹。当冰雹以高速撞击组件表面时，可能对光伏系统造成严表面破损、电池损伤、连接线断裂等严重影响。因此，了解冰雹对组件的影响和组件的抗冲击能力，对确保系统的可靠性和持久性至关重要。本期美能光伏将深入探讨冰雹对光伏组件的影响及相关的测试和解决方案。

IEC61215标准-冰雹冲击试验

冰雹冲击试验是通过人工制作的冰球代替冰雹从不同角度以一定的动量撞击组件，检测组件产生的外观缺陷、电性能衰减率，以确定组件承受冰雹撞击的能力。

冰雹冲击试验可通过冰雹冲击试验机进行，工作原理是空压机将空气压缩至储气罐，外接压力表及一定内径(如25mm)的枪管，连接处安装一电磁阀，由电磁阀控制开启。枪管前端安装光电测速装置。调节压力表，使冰球达到标准要求的冲击速度。制作一定内径(如25mm)的冰球模具，将制成的冰球置于枪管内，开启电磁阀，压缩空气推动冰球以一定的速度(如23m/s)撞击太阳能光伏组件。组件受试点经冰球撞击后，经外观目测、I-V测试、绝缘电阻测试后判别组件质量是否合格，试验步骤如下：

1. 准备工作

2. 安装光伏组件：安装待测试的光伏组件，确保其位置和固定方式符合试验要求。

3. 设置试验参数：设置撞击速度、角度和能量等参数。

4. 进行试验：发射冰雹样本：启动发射系统，发射模拟冰雹的样本。

5. 数据分析：分析损伤情况：评估组件在冰雹撞击下的损伤情况，包括外观变形、破裂、电性能变化等；结果评估：将试验结果与IEC 61215标准进行对比，评估组件的抗冲击性能和耐久性。试验过程中应遵守相关的安全操作规程，确保人员和设备的安全。

冰球的尺寸、速度和温度对组件抗冲击能力的影响

制备直径为25、40和70mm的冰球，用气枪对球形冰试样进行加速，使其达到目标速度。使用不同内径的圆形玻璃管来引导冰球。三种不同直径的冰球样本以相同的速度在两种不同的冷冻温度（-5°C和-20°C）下射到霍普金森杆上后，负载与响应时间的测试结果如表1所示，包括样品温度和质量以及样品的直径，在各个测试组中均可以观察到单调增加的趋势。但整体数据仍存在一定的离散性，较低的温度 (-20°C)会导致峰值载荷增加和断裂时间缩短。

表1.不同直径冰球的实验结果

通过比较直径为40 mm的样品的平均值发现，温度降低会导致加载速率翻倍，从而导致更高的应力速率。对于-20°C下的25、40和70 mm的冰球，峰值力比相同速度下-5°C下的峰值力高约70%、59%和44%。

图2比较了70mm直径样品在两种温度下的载荷与时间曲线。降低样品温度将导致峰值力增加，并减少达到峰值力所需的时间;以及25和40 mm的样本在-20°C下的载荷与时间曲线。

图2.负载与时间曲线

图3为三个直径的冰球撞击过程中拍摄的照片，图中可见冰球对电池片的影响和由此产生的裂缝。

图3.冰球样本对霍普金森杆和电池片的影响(12800 fps)

结果表明，随着尺寸和冲击速度的增加，峰值力和对应的时间都增加；冰球温度也起着重要作用；较低的温度导致较高的峰值力和较短的峰值时间；即：温度越低，峰值力越大，峰值时间越短。研究光伏组件的抗冲击能力可以帮助减轻损失，根据IEC61215标准，光伏组件应至少抵抗以80公里/小时的速度发射的25毫米冰雹的冲击，而气候变化正在加剧，在频繁出现冰雹气候的环境中，实际上需要承受的冰雹冲击是40毫米或更多，更大的直径和更高的速度，使制造商能够在足够的安全裕度下评估产品。

美能冰雹冲击试验机

了解冰雹对光伏组件的影响对于确保光伏系统的稳定运行至关重要，冰雹冲击试验旨在模拟真实环境下的冰雹冲击情况，通过测试评估，帮助生产商更好地抵御自然环境带来的挑战。

介绍：

美能冰雹冲击试验机是基于IEC61215标准MQT17条款开发的冰雹测试设备，通过气压冲击不同直径大小的(人工制作的冰球用于模拟冰雹)冰球，并以恒速撞击组件，模拟冰雹气候对组件的影响，验证组件的抗冲击能力。

功能特点:

•高精度红外线测速传感器

•配置多种夹具，满足不同结构组件

•可满足发射25、35、45mm直径冰球的需求

光伏组件冰雹冲击试验机作为保障光伏产品质量和稳定运行的重要工具，在太阳能产业中扮演着不可或缺的角色。来自美能光伏的冰雹冲击试验机，模拟真实冰雹冲击环境，确保组件在恶劣天气下的可靠性。是评估光伏组件抗冲击能力的关键手段。美能光伏愿通过不断的创新和努力，更好地利用太阳能这一清洁能源，为构建更美好的未来贡献力量。