面向极端天气的可再生能源优质基础设施2025

核心观点与关键数据

• 极端天气对可再生能源的挑战：气候变化导致极端天气事件（如飓风、热浪、冰雹）频发，威胁太阳能光伏（PV）和风力发电设施的结构完整性及全球电力系统的稳定性。2000-2021年间，由极端天气引发的重大灾害数量几乎翻了一番，造成数百万人受影响，损失数千亿美元。
• 质量基础设施（QI）的重要性：QI通过标准、测试、认证、认可和计量等协调系统，确保可再生能源资产的安全、可靠和性能。QI贯穿可再生能源项目的整个生命周期，从设计、施工到运营和维护，以降低风险、增强弹性和减少经济损失。
• 风险评估：使用历史气象数据、现场测量和预测模型识别脆弱性并定制缓解策略。例如，实时监测和预测维护系统可以早期发现组件因高温、盐腐蚀或强风机械疲劳而退化的问题。
• 缓解措施设计：
  • 风险抑制：使用标准化组件和/或施工方法，确保组件在定义条件下保持其特性。
  • 设备保护：针对特定风险保护单个设备，例如使用标准化的组件和/或施工方法。
  • 系统保护：保护整个设施免受特定风险，例如建造堤坝或沟渠以避免洪水和风暴潮，以及安装接地的避雷针以避免设备雷击。
  • 操作程序：采取有助于降低风险水平的预期行动，例如在多尘环境中定期清洁太阳能光伏组件。
  • 保险：为其他措施无法减轻的剩余风险提供保障。
• 成本效益分析：实施广泛的QI措施的成本被其收益所抵消。包含稳健风险缓解措施的项目实现了更高的内部收益率（IRR），得益于降低的维修成本、最小的运营中断和增强的投资者信心。
• 关键气象因素及其影响：
  • 温度：高温会降低光伏组件的最大输出功率，而极端高温或低温可能导致安装结构损坏。
  • 化学非活性颗粒（灰尘、盐）：灰尘会导致光伏组件产污，降低能量生产。沙漠地区灰尘积累会导致高达15%的月度能量损失。
  • 冰雹、雪和霜：冰雹可能损坏组件玻璃和电池；积雪可能导致组件损坏和结构倒塌；霜冻会导致地面安装的光伏组件基础移动。
  • 高太阳紫外线辐射：高紫外线辐射会导致光伏组件封装材料加速老化，降低产量。
  • 降雨和湿度：高湿度会导致光伏组件退化，并可能损坏所有电子设备。重降雨和洪水可能损坏光伏安装。
  • 强风：强风可能损坏光伏安装，尤其是在屋顶或台风、飓风等气象现象期间。风能涡轮机也可能因超出设计载荷的结构损坏。
  • 冰和霜：冰积聚会降低风力涡轮机叶片的升力并增加阻力，导致功率输出降低。
  • 雷击：雷击是风力涡轮机非计划停机的最大原因，可能损坏控制系统、电子设备、传感器和叶片。
  • 高湿度：高湿度会增加腐蚀的可能性，并可能导致电气故障和霉菌滋生。
  • 极端温度：温度变化会影响风力涡轮机材料的物理特性，并可能导致组件损坏。
• 实施缓解策略：
  • 施工阶段：确保采购文件中包含所有相关的风险缓解措施，特别是组件标准和施工程序。进行工厂验收测试（FAT）以确保关键组件符合规格。
  • 运营阶段：实施监测和预防性维护，以评估基础设施的健康状况并修复和更换组件。

研究结论

• 极端天气事件的增加要求在可再生能源开发的每个阶段嵌入弹性。
• QI在确保可再生能源系统弹性和可靠性方面发挥着至关重要的作用。
• 实施广泛的缓解措施可以降低风险并提高项目的经济可行性。
• 各方利益相关者（项目开发商、政策制定者、制造商、投资者）需要合作并采取行动以增强可再生能源的气候适应能力。