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从效率到寿命 光伏电站质量拷问
时间:2015-07-29 11:12:05来源: 点击:


      如今在光伏行业,最火的投资莫过于光伏电站。从2015年的30多GW到2020年的100GW远景,从8%~10%的内部收益到短短两个月内的150亿融资,这无不让横跨西东的光伏电站建设场地热火朝天。

      对于光伏电站,业内专业的投资者看重的不仅仅是短期的利益获取,而是更期待能像国外电站金融产品般将其升级为长期的“摇钱树”。但在资本市场的拼杀过程中,质量始终是一道难以跨越的鸿沟。
 

“沙滩上的城堡”
 

     根据中国光伏行业协会的公开数据显示,截止2014年,我国已建成的光伏电站30%左右质量不合格。甘肃自然能源研究所副所长李世民在也指出,在西北地区,光伏电站出现的最大问题就是长期高温导致组件功率下降(10~13%)以及沙尘覆盖组件表面影响发电效率。
 

     作为整个发电系统的核心组成部分,光伏组件的质量与光伏电站发电量、收益率、溢价价值等密切相关。但是光伏组件从包装伊始,就一直处于衰减状态,开始执行“阳光暴晒”的使命后,衰减更是急剧加速。通常来说,光伏组件在第一年的衰减约为2%,以后每年衰减约为0.7%,国标规定25年的生命周期内衰减不超过20%。
 

     但事实上的情况又是怎样的呢?根据国家发改委能源研究所研究员、中国可再生能源学会理事王斯成对西部电站做的测试结果,一些大型光伏电站在运行了2~3年以后,光伏组件的衰减大概是3.8%-7%(国标应为2.7%~3.5%),其他一些小的光伏电站可能更严重。北京鉴衡认证中心的调查结果更让人瞠目结舌,由于组件质量问题,有些建成3年的电站衰减率高达68%。如果组件一年衰减超过5%,照此速度,5年后这个电站就将报废。
 

      这样的质量隐忧不禁让人担心,庞大的电站规模就似“沙滩上的城堡”,不仅自断了通向金融蓝海的大桥,也让整个光伏行业的奋斗成果付之一炬。
 

“领跑者”下的效率比拼
 

      在国家加快实现低碳发展的进程中,急速扩大的光伏规模成为政府实现承诺的保障之一,力争用100GW的巨额指标将2020年的碳排放比2005年下降40%-45%。
 

      这也让政府层面更加重视光伏行业的质量问题,坚决撕掉“madeinchina”的劣质标签。工信部、国家能源局、国家认监委日前联合印发《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见》,提高光伏产品市场准入门槛,确保光伏电站工程质量。并且,发挥市场对进步的引导作用,每年安排专门的市场规模实施“领跑者”计划,要求项目采用先进技术产品。据悉,“领跑者”计划要求多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率分别达到16.5%和17%以上。
 

     这在杜邦大中国区电子与通讯事业部总裁郑宪志看来,16.5%和17%对于大多组件生产企业来说,都能达标,这两个数据更多体现的是标准的底线。“但是其意义是积极的,这表明国家部委对新能源产业的重视,同时也表明了,从国家宏观层面已经开始着手规范整个光伏生产体系的完善。”
 

     就晶硅电池的转换效率而言,在经过多年的快速攀升之后,目前已经到达了瓶颈期,这样的现状也得到了郑宪志的确认。“传统晶体硅光伏发电技术整体的发展阶段已经处于相对成熟期,就目前来看,其实际平均转换效率在提升空间上的确有所放缓,我们内部初步测算,目前每年的平均提升约为0.2。相对于几年前,这样的增速,的确是慢了很多,这是行业技术发展必须面临的问题。然而,新的技术也不是没有,例如PERC(局部背钝化电池)、N型电池、IBC(背接触式)电池等对于效率的提升都很显著的,只是仍需要考量商业化生产的效益比,要对相应的制作工艺、设备做一些优化和投资。PERC是目前最有希望的电池技术,而杜邦在这方面可提供相应完整的产品系列。”郑宪志说。
 

      在难以突破转换效率的瓶颈下,突击“领跑者”的重任就落在了如何有效预防电池进一步衰减的重任上。
 

      众所周知,光伏组件衰减与封装材料的性能退化有关,特别是起防御作用的光伏背板。近期,杜邦进行了一项研究光伏电站的光伏组件可靠性调研项目,同时检查了全球超过60个光伏项目(装机总量大于200MW,组件数量大于150万个),这些项目遍布北美,欧洲以及亚太地区。检查结果发现,41%的所检查组件存在缺陷。在组件中电池质量存在问题的占24%,背板占9%,封装材料占4%,玻璃占2%,失配占1%。很多电站在6年内就出现50%以上比例的组件外观问题,如背板变黄、焊带腐蚀、背板开裂、蜗牛纹、EVA发黄等。
 

     而光伏背板变黄、开裂、风沙磨损、热斑熔化开裂燃烧、老化等,不仅将加速组件功率衰减、减少使用寿命,而且将使组件内部的封装材料和电池直接曝露在严苛的户外环境中,引发封装材料水解、电池和焊带腐蚀以及脱层等问题,严重的还会导致组件绝缘失效引发火灾和伤亡事故。
 

     警示固然可怕,但关键要找到解决问题的方案。郑宪志给出的答案是,只有使用经过户外验证的材料,才能保障光伏组件高效运行25年,进而保障投资者的回报率。郑宪志进一步提供了经过调查认证的数据,“甘肃兰州某电站的组件使用的就是基于杜邦™特能®PVF薄膜的背板,27年总功率衰减10%;浙江宁波某电站运营21年总功率衰减为13.1%,海南尖峰岭某电站23年总功率衰减6.1%。”
 

质量攸关下的背板现状
 

      作为光伏组件的“防御盔甲”,光伏背板减缓了组件效率的衰减,保障了组件的绝缘安全,更重要的是变向提高了发电量,让光伏电站长达25年的高收益更加稳定。光伏背板占光伏组件的成本不到5%,对系统成本而言比例更低,那为什么劣质背板还是存在,安全事故时而发生呢?
 

      首当其冲的还是价格的诱惑。据业内人士介绍,使用未经实绩验证的背板材料,每瓦成本能节省0.01元~0.12元,1MW即可节省1万~12万。在“分厘必争”的投资环节,这也不是蝇头小利。
 

      此外,宽松的检测标准也为低质背板提供了温床。当前光伏组件及材料主要依据IEC相关光伏行业标准进行测试。而现行IEC标准多为单项应力测试,对紫外测试要求过低,不能很好地模拟背板材料在户外所受综合应力的老化失效。这也让很多厂商的背板能轻而易举地通过测试,甚至满足两倍、三倍IEC测试要求,但在实际户外应用中还是出现了开裂、脱层、黄变等失效现象,使电站投资者蒙受巨大损失。
 

      长期户外曝晒才是对背板材料的终极检验。在更严格的质量认证体系建立之前,光伏背板市场还是良莠不齐。
 

      如何选择光伏背板,郑宪志解释了几个必须抓住的指标;“在中国西部沙漠,荒漠和高原地区,组件实际安装25年内累计的紫外照射量远高于认证测试采用的剂量。加强组件背板紫外老化测试,对光伏电站达到25年使用年限至关重要;在中国西北和华北(如青海,甘肃,宁夏,新疆等)部分地区,由于强烈的风沙,应在标准中考虑背板耐磨性能;在东部沿海地区,要考虑背板材料的耐湿性,盐雾腐蚀性能和沾接力的稳定;安装在屋顶的组件易出现热斑问题,应考虑背板材料的耐热性能。”



 


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