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最近，中國(guó)多地暴雨突襲，又有光伏電站在大降雨天氣下遭殃，現(xiàn)場(chǎng)一片汪洋，大批光伏組件陷入水中，電站損失嚴(yán)重。在美國(guó)，一些電站則受到冰雹天氣的“打擊”，對(duì)光伏電站組件形成考驗(yàn)。

據(jù)了解，經(jīng)過(guò)洪水浸泡過(guò)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(bào)廢。電站25年的經(jīng)濟(jì)收益因選址風(fēng)險(xiǎn)控制不力及預(yù)防性設(shè)計(jì)欠缺，被一場(chǎng)自然災(zāi)害全部剝奪，在導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還有可能面臨觸電危險(xiǎn)等安全問(wèn)題。

大冰雹事件雖然較為罕見，但美國(guó)的許多地區(qū)有過(guò)此類風(fēng)險(xiǎn)，冰雹會(huì)損壞太陽(yáng)能組件的外部和內(nèi)部（微裂縫），導(dǎo)致電力輸出效能欠佳。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于灰塵或水滲入這些裂縫，電池組件功能或會(huì)進(jìn)一步惡化；更糟糕的是，出現(xiàn)故障的太陽(yáng)能組件可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

隨著全球變暖，太陽(yáng)能電力在當(dāng)下的重要性以及預(yù)期重要性都越來(lái)越高。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的第六版評(píng)估報(bào)告(AR6)發(fā)布后，降水事件可能會(huì)變得更加極端。

保護(hù)太陽(yáng)能組件免受暴雨、野火、大風(fēng)和冰雹等危險(xiǎn)天氣的影響正變得越來(lái)越重要。


保險(xiǎn)減少損失，價(jià)格正在飆升

雖然這些大冰雹事件仍然很罕見，但它們?cè)斐傻钠茐目赡軙?huì)非常嚴(yán)重。由于歷史調(diào)整和德克薩斯州近期的一些案例，保險(xiǎn)價(jià)格正在飆升（在過(guò)去幾年中上漲了400%）。近期，人們?cè)诒ｋU(xiǎn)單上看到的最低免賠額是10萬(wàn)美元，實(shí)體損失限額是5%。

在過(guò)去幾年中，這一數(shù)字已增至25萬(wàn)美元和5%，德克薩斯州還公布了100萬(wàn)美元和15%的案例。很多時(shí)候，在最新政策中規(guī)定了最高的實(shí)體損失限額，而不是賠償全部實(shí)體損失。


從地圖來(lái)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(fēng)險(xiǎn)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(lái)越關(guān)注預(yù)防成本，并利用氣象數(shù)據(jù)來(lái)保護(hù)他們的資產(chǎn)。從這些數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的、對(duì)潛在冰雹災(zāi)害危險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)或可操作信息有不同的時(shí)間尺度。

保護(hù)措施：預(yù)報(bào)范圍時(shí)間表——最多提早3天

在這個(gè)時(shí)間框架內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商致力于提高員工對(duì)可能產(chǎn)生冰雹的情況的認(rèn)識(shí)。在這里，我們通常會(huì)參考數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型（NWP）或統(tǒng)計(jì)模型。更大范圍的NWP模型通常不能直接預(yù)測(cè)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(dá)反射率可以給出間接提示。

有數(shù)個(gè)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(fèi)提供的建議模型（并非詳盡無(wú)遺）。


除了經(jīng)典的模型參數(shù)外，HRRR模型還生成了一個(gè)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(shí)預(yù)期。

上述NAM和HRRR模型是確定性的，SREF提供了可用于推導(dǎo)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(shí)驗(yàn)性的。


X 波段雷達(dá)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(hù)措施：近乎實(shí)時(shí)——提前0-2小時(shí)

在這個(gè)時(shí)段內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商希望運(yùn)行一個(gè)決策支持系統(tǒng)，目的是將太陽(yáng)能組件移動(dòng)到一個(gè)安全的位置，降低大型冰雹打碎組件的風(fēng)險(xiǎn)。除了上文提到的NWP外，還可以通過(guò)使用基于極化X波段雷達(dá)裝置的、所謂nowcasts（使用觀測(cè)雷達(dá)和先進(jìn)外推算法的短程預(yù)報(bào)）解決方案。

X波段雷達(dá)的可用半徑通常為30-60km。除了反射率和降水強(qiáng)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(dá)地表的降水類型相關(guān)的可靠信息。X波段雷達(dá)還具備了高分辨率和高更新頻率的優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)將降水類型與nowcasts技術(shù)相結(jié)合，并對(duì)這些數(shù)據(jù)應(yīng)用閾值，可以建立一個(gè)有足夠反應(yīng)時(shí)間的早期冰雹風(fēng)險(xiǎn)預(yù)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(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了大冰雹，尤其是對(duì)于一些基于約定閾值的參數(shù)保險(xiǎn)（例如，大于2英寸的冰雹石）來(lái)說(shuō)。

除了X波段雷達(dá)提供的證據(jù)外，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間分布相關(guān)的完善統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及每次事件中，每個(gè)冰雹等級(jí)的撞擊次數(shù)。


平臺(tái)

在針對(duì)大冰雹事件設(shè)置保護(hù)措施時(shí)，電力公司面臨著來(lái)自不同預(yù)報(bào)中心、X波段雷達(dá)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(bào)警功能。因此，電力公司運(yùn)營(yíng)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(gè)平臺(tái)或單個(gè)解決方案中組合在一起。

出現(xiàn)了很多候選方案。可以肯定的是，Datasphere看似是一個(gè)前景遠(yuǎn)大的解決方案。Datasphere整合了傳感器數(shù)據(jù)、各種來(lái)源的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及nowcast預(yù)報(bào)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(biāo)題：暴雨、冰雹、野火等惡劣氣候下，大電站組件防護(hù)困境