但伴隨著高收益的,往往是高風(fēng)險(xiǎn)。剛結(jié)束的《光伏電站可靠性與電站資產(chǎn)安全性研討會(huì)》上,多名行業(yè)專家從不同角度講述了光伏電站存在的“大”風(fēng)險(xiǎn)。
1. 組件越大,失效越多
光伏電池和組件的尺寸變化經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段從本世紀(jì)初的尺寸亂象到2010年左右基本確定統(tǒng)一在125mm尺寸;第二階段是到2015年左右行業(yè)完全從125mm過渡到158.75mm,此后行業(yè)不斷嘗試160mm+,直到2018年隆基確認(rèn)了166mm作為原有產(chǎn)能的最佳尺寸;第三階段則是從2019起,中環(huán)推出了210mm,隆基推出了180+并最終確認(rèn)182mm。
自從182和210面世,組件尺寸有了大幅提升,組件功率基本達(dá)到了550W和650W左右。目前210超大組件的面積超過3.1平米,幾乎是原先158.75電池6*10板型面積的兩倍,即便是182組件,目前的550W組件面積也達(dá)到了2.5平米以上。
隨著超大組件的出現(xiàn),首當(dāng)其沖遭受質(zhì)疑的便是如何耐受機(jī)械載荷,尤其是當(dāng)組件變大時(shí),電池片正變得更薄,片間距則變得更小,而邊框甚至變得更窄。盡管這些產(chǎn)品均接受了同樣甚至更高強(qiáng)度的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試、風(fēng)洞測(cè)試,系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了更嚴(yán)格的附件選型,但總是不能打消終端用戶“組件越大,‘風(fēng)’險(xiǎn)越大”的想法。
事實(shí)上,第三方認(rèn)證統(tǒng)計(jì)結(jié)果也無(wú)法回避“大”組件、“大”風(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)。針對(duì)組件尺寸不斷增大可能導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn),TUV萊茵太陽(yáng)能與商用產(chǎn)品服務(wù)經(jīng)理龔文怡在研討會(huì)上列舉了萊茵實(shí)驗(yàn)室2021年2080項(xiàng)61215認(rèn)證和1143項(xiàng)61730認(rèn)證的測(cè)試結(jié)果,從單向測(cè)試失效統(tǒng)計(jì)比例上看到,隨著大組件測(cè)試的增加,最多數(shù)量的失效還是熱斑耐久性和機(jī)械載荷性能等。
隆基綠能的李紹唐博士認(rèn)為,從可靠性來講,大尺寸帶來變形的因素,變形帶來隱裂以及邊框的問題,加嚴(yán)測(cè)試中安裝口是否會(huì)撕裂的問題;從抗冰雹來講,隨著組件變寬,過寬的組件其玻璃鋼化強(qiáng)度下降,會(huì)導(dǎo)致冰雹測(cè)試能力變差。
一家澳大利亞光伏實(shí)驗(yàn)室為光伏大組件引入的靜態(tài)機(jī)械負(fù)載測(cè)試結(jié)果表明,過長(zhǎng)、過寬的組件在經(jīng)受靜態(tài)載荷后邊框明顯變形,玻璃也徹底碎裂。
來源:Ecogeneration
2. 組件越大、風(fēng)險(xiǎn)越大
在隆基綠能的李紹唐博士看來,組件越大,相應(yīng)的電氣、機(jī)械性能風(fēng)險(xiǎn)也就越大。不僅是過寬的組件可能影響機(jī)械載荷性能、抗冰雹撞擊測(cè)試性能,進(jìn)一步到接線盒、支架等配套產(chǎn)品,也存在著各種風(fēng)險(xiǎn)。
從接線盒的設(shè)計(jì)來講,通常都留有設(shè)計(jì)余量。銀川實(shí)證基地發(fā)現(xiàn),地表光照會(huì)因?yàn)樵茖又g有二次反射而超過大氣層以外的光照,但從接線盒選型匹配度來講不會(huì)考慮這個(gè)問題。此外,2021年夏天,銀川實(shí)證基地還出現(xiàn)了1696.8W/m2的輻照新紀(jì)錄。
因此從接線盒安全角度要考慮充足的余量,當(dāng)前接線盒的設(shè)計(jì)針對(duì)182組件仍有充分的安全余量,但針對(duì)超大組件的超大電流顯然安全余量是不夠的,目前看市場(chǎng)上即便30安培的接線盒也難以滿足超大組件的熱失控要求。
TUV萊茵龔文怡認(rèn)為,組件在增大,但硅片厚度在減薄,雙玻組件玻璃依舊沿用2mm的規(guī)格。當(dāng)組件新版型尺寸增加和功率提高成為趨勢(shì)時(shí),從產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)過程以及電站系統(tǒng)都有許多相關(guān)的因素都需要進(jìn)行考慮。
龔文怡認(rèn)為,新版型下有更多電池片數(shù)量和更大的尺寸,也體現(xiàn)在各項(xiàng)電氣參數(shù)的提升。一些廠家為了讓超大組件的總面積最小化,電池片之間的間距也越來越小,技術(shù)上達(dá)到了“0”甚至負(fù)距離。距離越小,電池片承受的壓力越來越大,有可能使電池片越來越脆弱。
在龔文怡看來,更高的組串電流,還會(huì)導(dǎo)致組件局部遮擋的時(shí)候,電池片承受的反向電流更大,對(duì)于熱斑的耐久要求更高。而隨著雙面組件成為主流產(chǎn)品,非發(fā)電區(qū)域變得非常小,幾乎所有產(chǎn)品都會(huì)有來自邊框和接線盒后側(cè)的遮擋,這些局部的小遮擋可能會(huì)導(dǎo)致電池串之間電流的失配,對(duì)于超大電流組件就是更大的風(fēng)險(xiǎn)。
3. 超大組件、超大風(fēng)險(xiǎn)
從設(shè)計(jì)的角度來看,組件越大,面臨的風(fēng)險(xiǎn)也就越大,因而需要更高的風(fēng)險(xiǎn)把控能力。
但隨著大硅片、大組件的普及,但越來越多的制造商開始轉(zhuǎn)型生產(chǎn)大組件時(shí),并非每一家都能完美地控制組件變大的風(fēng)險(xiǎn)。
而即便是龍頭企業(yè),隨著組件產(chǎn)能的不斷增加,相比兩年前已經(jīng)翻番甚至更多,制造基地也更多,不同產(chǎn)線、不同基地對(duì)更高風(fēng)險(xiǎn)的把控水平也必然會(huì)存在差異,ISO、QS等管理系統(tǒng)只是能幫助管控風(fēng)險(xiǎn)而非消滅風(fēng)險(xiǎn)的更好手段。
TUV萊茵的試驗(yàn)失效統(tǒng)計(jì)結(jié)果也說明了這一點(diǎn),即便有的廠家已經(jīng)做得夠好,但并非每一家制造商都有足夠的能力把控更大的組件。也因此,市場(chǎng)對(duì)組件變大的風(fēng)險(xiǎn)是逐漸適應(yīng)的。
隆基綠能的李紹唐博士介紹,盡管182組件推出的時(shí)間比較晚,但從下游組件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)端的接受度來看,過去的一年半時(shí)間中182脫穎而出,市場(chǎng)占比從電池上看已經(jīng)達(dá)到50%以上,甚至接近60%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)出乎第三方分析機(jī)構(gòu)的初期預(yù)測(cè)。
這充分說明在組件尺寸變大的過程中,市場(chǎng)的反應(yīng)是謹(jǐn)慎的,過大的組件所存在的不能把控的風(fēng)險(xiǎn)是很難被接受的,一些第三方機(jī)構(gòu)近期也會(huì)對(duì)市場(chǎng)占比做新的修正。
李紹唐博士舉例介紹,即便是從非成本控制的角度來看,在組件轉(zhuǎn)運(yùn)過程中,應(yīng)對(duì)超大組件的立式包裝形式存在著集裝箱卸貨余量問題,拆箱問題,二次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的叉車視線遮擋問題,現(xiàn)場(chǎng)防倒支架支撐的配重問題等,任何“風(fēng)險(xiǎn)”對(duì)于EPC來說都可能是“危險(xiǎn)”。
組件變“大”會(huì)引起風(fēng)險(xiǎn),而超大板型則風(fēng)險(xiǎn)更大。在萊茵龔文怡看來,產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,需要通過IEC重測(cè)導(dǎo)則進(jìn)行重新測(cè)試,即便一切試驗(yàn)都合格,當(dāng)大組件到電站現(xiàn)場(chǎng)時(shí),如果用原有現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸組件的方式堆疊組件,由于大組件本身邊框變薄,更易產(chǎn)生擠壓形變,有的客戶發(fā)現(xiàn)大批量組件玻璃和連接線損壞。龔文怡認(rèn)為,對(duì)于安裝商來說,尤其是在特殊自有現(xiàn)場(chǎng)拆包或者運(yùn)輸方式的情況下,必須驗(yàn)證一下新的板型是否能夠用原有的方式處理。
4. 可靠電站,安全資產(chǎn)
電站可靠,投資才能安全;而投資的產(chǎn)品安全,電站才能更可靠。黃河上游水電公司新能源生產(chǎn)部孫玉泰主任認(rèn)為,影響光伏電站可靠性的因素,第一就是光伏組件。
上海市太陽(yáng)能學(xué)會(huì)沈文忠教授在致辭中提到,未來5年超過500GW的風(fēng)光大基地,大多建設(shè)在沙漠、戈壁、荒灘地區(qū),大風(fēng)、沙石、溫差等極端氣候條件對(duì)組件的性能安全提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
根據(jù)龔文怡介紹,大尺寸組件和高功率組件有更大的電流,對(duì)于零部件來說,電纜接線連接盒、二極管都需要注意率選,留足足夠的安全系數(shù),尤其對(duì)二極管的選擇。龔文怡通過一張紅外測(cè)試圖片解釋:電流增加意味著反向電流增加,二極管溫度升高,考慮到安全系數(shù)條件下,單個(gè)二極管反向電壓可能超過20V,而該圖顯示測(cè)試的時(shí)候溫度超過了90度。對(duì)于超大電流組件,在零部件的篩選以及批量零部件在實(shí)際使用中是否可以承受這么高的溫度,這是需要考慮的,這會(huì)影響到組件的性能安全。
因此,魯能集團(tuán)有限公司青海公司曾需要副總經(jīng)理在會(huì)議中表示,光伏電站長(zhǎng)期可靠和運(yùn)維越來越受到大家的關(guān)注,光伏電站現(xiàn)場(chǎng)自然因素風(fēng)險(xiǎn)主要包括暴風(fēng)、雷擊、結(jié)冰、暴雪、沙塵、巖石滾落等等眾多方面,對(duì)組件選型的建議是 - 大規(guī)模電站組件等設(shè)備建議選用主流成熟的產(chǎn)品,新產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用需要經(jīng)過時(shí)間檢驗(yàn),避免不成熟產(chǎn)品帶來電站風(fēng)險(xiǎn)。
無(wú)論是風(fēng)光大基地,還是沿海分布式,以及海洋水面光伏,超強(qiáng)大風(fēng)是永遠(yuǎn)不可避免的自然災(zāi)害。魯能集團(tuán)曾總建議,電站安裝組件與支架設(shè)計(jì)充分考慮風(fēng)載荷的影響,避免電站在長(zhǎng)期運(yùn)行期間遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)發(fā)生支架傾覆、組件散落損毀。
隆基綠能李紹唐博士認(rèn)為,大組件必須考慮組件的邊框設(shè)計(jì)、安裝附件的強(qiáng)度,安裝口的強(qiáng)度。如果電站建在高溫地區(qū)或者大風(fēng)大雪地區(qū),應(yīng)該檢查相關(guān)的認(rèn)證和測(cè)試報(bào)告,包括跟蹤系統(tǒng)與支架系統(tǒng)驗(yàn)證,因?yàn)檎麄€(gè)尺寸提升意味著安裝結(jié)構(gòu)需要承受更大壓力,尤其是大風(fēng)天氣下;此外還應(yīng)該評(píng)估緊固件以及夾具的強(qiáng)度驗(yàn)證。
另外檢查BOS的匹配性,以及是否留足足夠安全余量,在采購(gòu)協(xié)議談判中,應(yīng)該考慮基本可靠性、耐久性,以及包裝運(yùn)輸以后是不是帶來額外的風(fēng)險(xiǎn),比如考慮是否滿足IEC 62759 的認(rèn)證要求。
一般情況下組件功率分檔范圍是 0-3% 的情況,由于組件變大,功率測(cè)試誤差絕對(duì)值也就變大,超大組件尤其明顯,那對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說,分檔范圍就比較大了。如何重新要求供應(yīng)商進(jìn)行分檔,減少適配帶來的損失?
總而言之,光伏電站資產(chǎn)隨著光伏組件的高功率和大尺寸趨勢(shì)到來,正面臨更多挑戰(zhàn)。大組件,永遠(yuǎn)無(wú)法回避“大”風(fēng)險(xiǎn)。
原標(biāo)題:大尺寸,無(wú)法回避的“大”風(fēng)險(xiǎn)