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  • 影響西部光伏電站“壽命”因素淺析

    2018-04-08 11:21:51 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
      非常感謝光伏行業(yè)協(xié)會和節(jié)電協(xié)會給我這個機會和大家一起交流在光伏行業(yè)存在的問題,前面幾位專家從宏觀政策和宏觀經(jīng)濟方面闡述了一些想


      非常感謝光伏行業(yè)協(xié)會和節(jié)電協(xié)會給我這個機會和大家一起交流在光伏行業(yè)存在的問題,前面幾位專家從宏觀政策和宏觀經(jīng)濟方面闡述了一些想法和一些換我非常贊同。下面我給大家討論的問題更加具體的技術(shù)化一些,前面幾張照片就是我們經(jīng)過這十幾年來在中國西部建的光伏發(fā)電的圖片,這樣的圖片有集中一面的,也有以華為為代表的模式,應(yīng)該說各有千秋,在中國西部光伏發(fā)電方面起到了非常重要的作用。我下面討論的問題主要是影響光伏系統(tǒng)發(fā)電和壽命的幾個因素。羅列了八個因素,這八個因素有技術(shù)層面的,也有市場層面的問題。

      首先是溫度對光伏發(fā)電的影響,這個問題大家都有認(rèn)識,但是沒有引起足夠的重視,有很多發(fā)電部門對這個問題至少引起的重視還不夠。實際上在單晶硅和多晶硅的溫度系數(shù)都是0.35%~0.45%之間,根據(jù)我們的測算,按照這個公式計算的話,一個30瓦的標(biāo)準(zhǔn)板,現(xiàn)在所謂并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)板在環(huán)境溫度20幾度左右的時候,板溫一般是25度左右,甚至更高一些,這樣每個板上的總值大概接近4伏的電壓,接近10%左右,這個數(shù)字還是比較大的,就是在中午十分。這張圖片給大家展示出來,在光伏發(fā)電量最大的時候,中午時分反而是效率最低的時候,紅色的曲線就是發(fā)電的效率曲線,大家可以看到,陽光最好的時候,發(fā)電效率反而是比較低的,這個是一個問題,當(dāng)然我們不可能改變上帝,但是在系統(tǒng)設(shè)置過程中要充分的考慮到。

      第二是粉塵對光伏發(fā)電的影響,中國西部是經(jīng)常遭受沙塵襲擾的地區(qū),我們在蘭州附近做過實驗,即便是在晴朗的天空,沒有沙塵暴的天氣,將近20幾天的時間,光伏板上自然的降塵就影響發(fā)電的15%~20%,這個影響還是比較大的。在沙塵天氣一場沙塵就影響到30%、40%,粉塵對光伏電池板發(fā)電的影響是重大的影響。大家可以看到,我在敦煌七里鎮(zhèn)拍攝的照片,大家可以看到用手擦和沒擦的區(qū)別。光伏的板子都是平面的,影響的都是透光,這是清潔的板子,這個是有粉塵的板子。最近有人關(guān)注熱發(fā)電,熱發(fā)電是反射,粉塵對熱發(fā)電的影響比光伏的影響還要大,至少翻一倍,我們的土層,粉塵面都是在玻璃的下面,陽光入射進來,被粉塵遮擋一層,再反射出去還要遮擋一層,影響更大,而且光伏是平板的,光熱是曲面的,我們是嘗試過,都會有同樣的問題。

      大家從這張圖上可以看到粉塵對透光性能的影響,橫坐標(biāo)是天數(shù),總天數(shù)是粉塵的影響率,可以看到這是非常晴朗的天氣對它的影響。對太陽電池板的清洗一直是困擾我們光伏發(fā)電的一個問題,我們有很多同志可能會講,我們可以用水去沖洗,實際上這個問題在南方不是那么很突出,到了北方,尤其是西北這樣的地區(qū),第一是沒有水,當(dāng)?shù)厮貏e缺,第二,即便是有水也是鹽堿水,洗了之后有白色的鹽堿,還不如不洗。

      第三,光伏組件效率衰減和壽命。光伏電池長期在陽光下暴曬,其光伏電池性能、封裝材料、蓋板的透光性都受到影響,逐步衰減。大家也知道光伏板子不是永久性的,壽命就是25~30年,這個衰減是什么情況呢?我們做了一些實驗,首先是光伏電池的衰減,然后是組件脫焊,這是我們光伏電池板存在的問題。這是在西部運行了30年的光伏電站,每一塊板子是45瓦,使用29年后我們做了一個測試,功率下降,最早的原始數(shù)據(jù)沒有,就是我們只好拿45瓦來說事,這是峰值功率衰減的情況,衰減的情況也不一樣,有的特別嚴(yán)重,有的不是特別嚴(yán)重,這塊板衰減將近20%,這快板子就稍微好一些。前50天衰減速度還是比較快,在前50~100天衰減比較快,后面的衰減就比較好,一般來說進入一年以后,衰減一般是0.5%~0.8%的情況下。

      非晶硅光伏組件效率衰減特別快,一個月就達(dá)到15%,后面趨于相對穩(wěn)定的狀況。這個衰減我們觀察是兩個問題,一個是電池片本身性能衰減,一個是玻璃表面形成了水垢導(dǎo)致玻璃透過的影響,所謂的水垢具體成分是什么,我們也不是很清楚,但是有一點是肯定的,就是沙塵和降雨形成混合物以后,鈣化物重新在玻璃上形成一層鈣化層,鈣化層很難用抹布擦掉,一般都是用鋼絲刷去刷,相對來說比較困難一些。組件內(nèi)部的電池脫焊是導(dǎo)致組件徹底報廢的原因,包括在以前光伏電站中也出現(xiàn)這樣的問題,生產(chǎn)廠家焊接的過程當(dāng)中出現(xiàn)一些偶然的焊接過程中問題,導(dǎo)致在光伏組件運營過程當(dāng)中,出現(xiàn)一系列的故障,用了若干年以后,比如說像這個焊片,焊的時候可能沒有焊好,再加上光伏組件電流比較大,這個地方就脫焊,最后導(dǎo)致電池報廢。

      更多電池組件出現(xiàn)問題的是熱脹冷縮,電池片和電池片之間是用銅帶連在一起的,這個銅帶在西部地區(qū)每天進行一次熱脹冷縮,甚至不止一次,白天的時候即便在冬天,白天的溫度也是五六十度,到了晚上是零下二十多幾度,這樣每天的熱脹冷縮,導(dǎo)致太陽電池板位移,使得這個焊帶若干年以后,最短的大概就是三年,這個焊帶就出現(xiàn)斷裂了。斷裂了以后很難發(fā)現(xiàn),這個板子不工作了,你找也找不到原因,你要很仔細(xì)的看才能把斷裂的地方找到。

      第四,組件串接匹配誤差。我們前期都不做檢測,很相信廠家,由廠家提供光伏組件,有很多的可研報告提供正偏差的光伏組件,實際上有一些無良的組件參差不齊,我們要求是5%、3%,但是實際的比這個大一些。我們知道光伏組件大部分的光伏都是21片,最少的是19片太陽電池板,這里面有一塊電池性能不好,就導(dǎo)致這20片電池輸出性都會受到影響,這個我們叫做木桶效應(yīng)。

      第五是線路損耗。由于光伏發(fā)電場地較大,輸電電流較大,線路較長,我們在設(shè)計導(dǎo)線的時候,很多設(shè)計都是按照安全電流做設(shè)計,這個是不合理的,沒有考慮到電路的損耗,這個損耗很大,我看很多設(shè)計損耗都在7%~8%,這個是損耗的問題。這個計算是非常簡單的,就是這么一個簡單的東西,只是大家不進行仔細(xì)的計算而已。

      第六是光伏組件熱斑問題。這個跟我們光伏組件有關(guān)系,也跟我們的逆變器有關(guān)系,熱斑問題有兩個形成的原因,一個是遮蔭,一個是光伏組件本身過程出現(xiàn)的問題,熱斑帶來的危害是非常突出的,這塊板子中心區(qū)的溫度是接近50度了,其他的板子都處在差不多的溫度,這個是我在早上9點鐘左右做的測試,這個逆變器沒有啟動起來,我不知道是什么原因,因為我對現(xiàn)在廠家逆變器的設(shè)計過程不是那么了解,我發(fā)現(xiàn)當(dāng)逆變器啟動以后這個熱斑就沒有了,逆變器沒有啟動的時候,這個熱斑就出現(xiàn)了。這個熱斑會影響整個電池串的輸出。

      第七是基礎(chǔ)和支架。我們有很多混凝土支架,采用不同的設(shè)計方式,對于不同的地面,支架要求不一樣,在中國西部,我們做支架要考慮到風(fēng)沙的流失,我見過很多的光伏電站,當(dāng)初建的時候很好,隨著風(fēng)吹把下面的沙吹跑了,整個基礎(chǔ)就下沉,我們采用這種模式的條形樁,或者總星條形樁,抑制這種現(xiàn)象的發(fā)生,總而言之一句話要解決這個問題還是要花點功夫。前幾年為了加強建設(shè)速度和降低成本用了金屬樁,特別是螺旋樁,這個在西部有一個問題就是銹蝕,這個問題被國內(nèi)很多專家所重視,我也提出這個問題,我們光伏電站要20年、30年的壽命,這樣的金屬樁能不能保持30年就是一個問題,這個問題提出來跟大家一起討論。這個是我工作地方,光伏一體化的光伏電站,應(yīng)該說也起到了非常好的效果。

      第八,發(fā)電與供電輸電的矛盾。這個問題前面幾位同志已經(jīng)講了,做光伏的人可能不理解供電和輸電的辛苦,他們認(rèn)為他們的光伏發(fā)電做出來就應(yīng)該賣給電網(wǎng)了,實際上電網(wǎng)公司也很矛盾,也很郁悶,作為用電單位需要是一個穩(wěn)定的電,而我們光伏電和風(fēng)力發(fā)電一樣都是不穩(wěn)定的電,對于供電和輸電部門來說,以及用電部門來說這就是非常大的矛盾。第二個問題是發(fā)電和輸電的矛盾,我們國家相對來說國土比較遼闊,我們的太陽能比較豐富的地方都是在國家西部,東部發(fā)達(dá)國家太陽能資源相對來說差一些,這也是為什么前幾年很多光伏發(fā)電站都建在西部的原因,同樣一個電站在甘肅發(fā)的電要比上海發(fā)的電多發(fā)一倍還要多,在甘肅投資還是比較好。

      但是現(xiàn)在問題出來了,因為發(fā)電和輸電的問題,因為當(dāng)?shù)叵{的問題,導(dǎo)致中國西部發(fā)出來的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電就地消納成了很大的問題,再加上這幾年用電不足,開工不足等等問題,導(dǎo)致西部的電力普遍存在了棄風(fēng)、棄光的問題,像甘肅出現(xiàn)的棄光達(dá)到了40%,大部分電站只給你上網(wǎng)60%,就是限電限到40%,真正到了中午最好的時候,能發(fā)電的時候都是限電的。這就導(dǎo)致了我們光伏發(fā)電的行業(yè)出現(xiàn)了很大的虧損,因為本來應(yīng)該賺的錢賺不到手,這是很大的問題。要把電力輸送到東南,需要建設(shè)跨距幾千公里的大規(guī)模超高壓輸電線路,白天堵塞,晚上又沒有人,跟高速公路一樣,這個問題比較突出的。

      為了穩(wěn)定又要在西部建很多的熱點廠,這個實際上是很糾結(jié)的問題,這個問題就提出來了,很多人在關(guān)注,我們不是要建設(shè)更多的超高壓輸電線,是不是要解決這個問題?是不是要建設(shè)跟光伏和風(fēng)電不穩(wěn)定供電的高耗能企業(yè)找一種企業(yè)能夠就地消納可再生能源,大家都在關(guān)注這個問題,如果找到這樣的企業(yè)就會對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟起到非常重要的作用。另外一個話題就是不是要建設(shè)更多的儲能電站,因為只有儲能了才能保證不穩(wěn)定的電站。

      總而言之一句話我們要建設(shè)電力能源輸出我們西部的能源,我們有很多的辦法,包括電力能源互聯(lián)網(wǎng)的辦法。后面關(guān)于光伏發(fā)電市場發(fā)展的變化,我就不講了,總而言之一句話,中國光伏產(chǎn)業(yè)也好,市場也好都走道了世界的前列,裝機容量都是每年15個gw的來遞增的。中國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也不多說了,前面有同志已經(jīng)講了。

      我最后說一下中國的市場潛力,中國大陸有960萬平方公里的陸地面積,如果開發(fā)1%的陸地面積安裝光伏發(fā)電,將會有9000gw的光伏市場,有很大的潛力去做。我們中國還有05萬平方公里的沙漠和荒漠,利用其1%的荒漠地安裝光伏,也可以有1000gw光伏發(fā)電,按照現(xiàn)在的水平需要50年才能完成,這是我們的潛在市場,這些潛在的市場應(yīng)該說給我們光伏行業(yè)提供了非常好的前景。

      未來光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)應(yīng)該說非常成熟,機遇和挑戰(zhàn)是并行的,我們多晶硅產(chǎn)量,實際上到目前為止還是小于需求量的,每年還得進口國外的多晶硅,我們這個還是有發(fā)展前途的,我本人也非常有信心在光伏行業(yè)里面跟各位繼續(xù)合作,共同開拓光伏更新的市場,我就說這么多,謝謝!(甘肅省自然能源研究所 作者:李世民 )

     
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    責(zé)任編輯:售電小陳

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