于培諾教授指出對于光伏組件來說，太陽輻射量用的是氣象局的數(shù)據(jù)，發(fā)電量是用抄電表的數(shù)據(jù)，太陽是什么地方的輻照量，是組件上的輻照量，和環(huán)境照射是兩回事。對于光伏逆變器而言，真實(shí)環(huán)境之下需要考慮的問題更多。要從實(shí)驗(yàn)室走出來，走到真實(shí)的太陽光下，這是未來光伏行業(yè)發(fā)展的空間。

2018年7月8日，2018光伏領(lǐng)袖峰會˙黃山光伏大會二十年紀(jì)念論壇在黃山新華聯(lián)豪生大酒店舉辦，一起光伏APP對論壇進(jìn)行直播。中國電子科技第十八研究所于培諾教授講解了太陽能光伏的演變。

北極星太陽能光伏網(wǎng)為您帶來發(fā)言實(shí)錄：

中國電子科技第十八研究所于培諾教授：

各位下午好，我講這個題目是敢問路在何方，我感覺路就在腳下，怎么走要從實(shí)驗(yàn)室走出來，走到真實(shí)的太陽光下，這個時候我想問題就可以得到解決。我就從電站的容量開始。我們先從領(lǐng)跑者計劃硬性指標(biāo)開始，我摘錄其中的一些重要數(shù)據(jù)，先說晶體硅的轉(zhuǎn)化效率，比如說他不低于17%，為什么說17%呢?還有單晶硅，多晶硅多少，在低輻照每平方米200W的輻照下，折合1000瓦的效率不低于97%，這是一個要求。而組件的衰減一年不大于2.5%，組件的衰減是什么概念我接下來詳細(xì)講。聚光薄膜電池轉(zhuǎn)化效率不低于8%，還有聚光光伏組件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到30%以上。我先對這些光伏器件這幾個指標(biāo)按我的理解進(jìn)行一些解釋。

首先效率不低于17%，每平方米200瓦光強(qiáng)的情況下，不低于97%，這個是什么意思呢?顯然他是按照IC6，1015的要求在低光線要求性能是怎樣的。再一個薄膜電池也是按照實(shí)驗(yàn)室的效率不低于8%，還有聚光電池，從上面這些數(shù)據(jù)來看，顯然這些數(shù)據(jù)都是實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，下面還有詳細(xì)講。再講逆變器，逆變器最高的轉(zhuǎn)換率不低于99%，基本上轉(zhuǎn)換效率沒有什么變化，中國效率不低于98.2%，這是聯(lián)盟者計劃講的，有中國效率當(dāng)然也有美國加州效率，還有歐洲效率，是誰向誰學(xué)的大家可以考慮一下。下面再講電站，電站的系統(tǒng)效率不低于81%，當(dāng)年的總輻射量不低于5464焦耳每平方米，100MW電站不小于15000萬千瓦時，這個上面要求不太一樣的，但是有一點(diǎn)是相同的，就是都提到效率，太陽能電池效率18%，逆變器99%，到系統(tǒng)效率81%，這是怎么算出來的呢?一個最多效率在十幾怎么來一個81呢?很多專家解釋了81%就是PR，什么叫PR，就是61724對PR有一些定義，有人說這就是能量效率，很多人都提到這個數(shù)據(jù)。有另外一個專家說，實(shí)際發(fā)電量和理論發(fā)電量的比值就是PR，不管這兩者說法哪一個對還是不對，我下面都有詳細(xì)的理論解釋。

這里就涉及這么一個問題，前面幾個基本上不管是逆變器也好，太陽電池組件也好，基本上都是實(shí)驗(yàn)室測量的結(jié)果，光電站除了實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果之外，還有室外的一些數(shù)據(jù)。室外的什么數(shù)據(jù)呢?一個是5464兆焦，這是氣象臺的數(shù)據(jù)，原來是卡路里，另外千瓦時，顯然不是做系統(tǒng)設(shè)計者測量的結(jié)果，他說抄表的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娏勘硎请娋W(wǎng)公司專門提供的。太陽輻射量用的是氣象局的數(shù)據(jù)，發(fā)電量是用抄電表的數(shù)據(jù)，太陽是什么地方的輻照量，是組件上的輻照量，和環(huán)境照射是兩回事。我可以用他計算出來，不是很容易的，這個等于計算氣象數(shù)據(jù)一樣，接下來到底所謂功率是怎么一個意思。

這里設(shè)置兩個問題，到底什么是效率?顯然效率是有條件的，在什么條件下的效率?現(xiàn)在就講條件了。大家經(jīng)常講把300瓦，你是310瓦解，我是270瓦，這是什么，這個都是所謂標(biāo)準(zhǔn)IDEDN5實(shí)驗(yàn)室測量出來的瓦數(shù)，就涉及到光源的問題。就是看紅線，這個是怎么來的呢?MM0太陽光穿越理想的AM1.5大氣層之后的光伏照射數(shù)據(jù)，這個太陽的數(shù)據(jù)是誰搞的?是美國NASA，他們搞出來的模型，不是標(biāo)準(zhǔn)太陽，而是標(biāo)準(zhǔn)大氣層，什么是標(biāo)準(zhǔn)大氣層，他有厚度，厚度是1.5，大氣層的結(jié)構(gòu)是嚴(yán)格規(guī)定的，比如說氧多少，水蒸氣多少，二氧化硫多少，二氧化碳多少，PM2.5顆粒多少，灰塵多少，可懸浮的顆粒多少，都有嚴(yán)格規(guī)定的，有這個嚴(yán)格規(guī)定才知道這個光伏。這些光伏是水氣光譜。算出來的這個數(shù)據(jù)只是一個條件，只是一個標(biāo)準(zhǔn)太陽，最關(guān)鍵的東西是一個標(biāo)準(zhǔn)大氣層，就是AM1.5，這是一個很重要的標(biāo)準(zhǔn)，再加兩個條件，一個是積分值每平分米1000瓦，拿這個算出來不是1000瓦。在這種條件下，標(biāo)準(zhǔn)條件就是這樣的一個標(biāo)準(zhǔn)條件。

我們就找一個比較好的天氣做一個測量。對著太陽測一個組線是A，水平放置作為B，背向太陽是C。這是我們實(shí)測的結(jié)果，這個和AM1.5不太一樣，這個就是不太一樣，這個就是真實(shí)和理想之間的差別。由這樣來說，到底效率到底怎么意思呢?我搞一個大公司的組件，連續(xù)測8個，首先在1千瓦測量他的效率，從1100一直測到200效率是不一樣的，效率最高是500的時候，我們現(xiàn)在用的組件都是指的STC功率效率，這是哪一個公司的，其他的公司呢?都一樣。

剛才講了實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果是這樣，我們到室外測量一下，下面是儀器從出太陽到落太陽，下面的曲線是太陽輻照變化，上面的綠線是組件的效率。最低效率是中午12點(diǎn)左右。這個出現(xiàn)一個很大的反差，這個和實(shí)驗(yàn)室測得不太一樣，實(shí)驗(yàn)室是有峰值，而室外測不是峰值，是一個谷，這個就是實(shí)驗(yàn)室和真實(shí)太陽區(qū)別。這個區(qū)別就反映在PR上。

既然單獨(dú)講組件效率，講逆變器效率看不出來，我們把德國有一個很大的公司160多個數(shù)據(jù)。第一行是他的面積，第二是功率，第三是因?yàn)樗麄兊慕y(tǒng)一地點(diǎn)，太陽輻照量，然后是功率效率，效率一般指的都是標(biāo)準(zhǔn)測試條件下是這么一個結(jié)果，他不僅有這個數(shù)據(jù)，德國是在亞森做的測試，測量了他的PR，還有實(shí)行的是多少千瓦時的發(fā)電量。效率和PR看來不是一致的，PR是88和90，但是兩個效率不一樣。PR是一種數(shù)學(xué)游戲，PR和千瓦時實(shí)際上是一回事，這個時候發(fā)現(xiàn)效率高的PR不一定高，效率低的PR不一定就低。這行也是說明這個問題，效率和PR。最后這行最有意思，面積都一樣，瓦數(shù)也一樣，但是PR不一樣。這就出現(xiàn)一個問題，要不就是你測量發(fā)電量和表面輻照量測量問題，要么就是現(xiàn)實(shí)測量標(biāo)準(zhǔn)下的瓦數(shù)有問題，否則為什么會出現(xiàn)這么一大堆反差。國內(nèi)的不少企業(yè)或者發(fā)表一些電站的數(shù)據(jù)往往都是用最后這行來排的。

如果這是一個規(guī)律的話，什么是PR，PR就是效率，如果是能量效率我還是拿一個月的數(shù)據(jù)，雖然找4個，效率都大于百分之百，效率大于百分之百不可理解，比是說PR就是能量效率嗎?那怎么是百分之百呢?人家PR是講一年沒有一個月的數(shù)據(jù)哪有一年的，所以就有問題了。還有一個大公司對于PR的解釋叫做實(shí)際發(fā)電量和理想發(fā)電量的比值，如果是實(shí)際發(fā)電量和理想發(fā)電量的比值大于1怎么理想，理想比現(xiàn)實(shí)還糟，用效率解釋是解釋不通的，是有問題的。盡管是這樣，幾年之前也在講，如果是這樣還是按照PR來做，我也給你們做一個。我做一批組件。我和270W的組件和特制組件169W，都在實(shí)驗(yàn)室測量，把這些東西拿到室外進(jìn)行發(fā)電量的測試。測一天的發(fā)電量，從早到晚是一個周期，完了之后所謂實(shí)驗(yàn)室的表征調(diào)整下的比值。一個藍(lán)線一個紅線，下面是天數(shù)，差不多有100天的連續(xù)測量可以看出來哪一種好嗎?某一種程度綠線比紅線還要好，但是一個是270W，一個是169W。既然是這樣，這是2007年的數(shù)據(jù)，當(dāng)時我們搞了光明工程的時候，一個非晶硅組件好在什么地方，不好在什么地方，這個非晶硅，當(dāng)時就提出來，用每瓦發(fā)電量來比。他不穩(wěn)定怎么辦，讓他穩(wěn)定了再說，416有規(guī)定，經(jīng)過多少輻照量之后的穩(wěn)定。這是美國公司的竅門，用最短的時間達(dá)到輻照量，這個做光軟化還是做熱退活。這個數(shù)字是不是就穩(wěn)定了，他本身要可靠，找了一個日本公司做非晶硅，日本很有名的公司，是卡內(nèi)卡(音譯)，拿他的組建。飆升至80瓦，實(shí)際一測是100多瓦，你買80瓦，我給你100瓦你占便宜了，但是我要分母是用80瓦還是100瓦算差距很大。測發(fā)電量參考點(diǎn)，按照歐洲人的光電，就用分母瓦，就選擇組件表面上的輻照度測，這樣就出了一個新的概念“能量效應(yīng)”，我連續(xù)測了5年，從2005年做起來的，從這個角度來說確實(shí)對非晶硅有一些不公平，而在這里發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了一個峰值和谷值，在不同的季節(jié)，而兩個正好還是相反的，這樣對非晶硅和薄膜電池，他的效率才6%，那個效率10%。現(xiàn)在來看的話，這個差距不是很大，所以研究薄膜電池用什么方法，嚴(yán)格來講按照什么游戲規(guī)則來判斷這個數(shù)據(jù)這是很重要的。

從這里來講又提出新的技術(shù)問題，組件的能量可以這么來測，表面的輻照度怎么定，氣象局是按照世界氣象組織定的，在水平面距地1.5米，在太陽力度角類不允許有任何遮擋度的太陽總輻射量，一個是直射量，一個是散射量，我調(diào)查發(fā)現(xiàn)，到哈爾濱發(fā)現(xiàn)，總輻射有一個頭朝下的，兩個數(shù)向減叫凈輻射，發(fā)現(xiàn)在1月份凈輻射是負(fù)值，言外之意，太陽輻射除了直接輻射，散射輻射還有另外一種輻射，就是地球輻射。白天地球接受大量的太陽光，他熱容量比較大，到第二天他開始發(fā)光了，他也發(fā)光了，這種顯然沒有被氣象局接受。所以斜面輻照量的測量很關(guān)鍵，所以這個我也做了一，一個黑線，一個紅線，大家知道現(xiàn)在通常的輻射劑是半玻璃球英文名字是叫Pyranometer，這是叫熱電硅的輻射劑(音譯)，氣象局百分之百都是用這種，因?yàn)檫@是世界氣象組織規(guī)定用他來測量，這是二次儀表，嚴(yán)格來講他是測輻照度，也不是測功率的，他是測能量的，太陽光接受之后把里面的黑體加熱，上升到一定的溫度之后平衡了，下面放了一堆熱電來測量熱電動室，推算太陽多少能量被接受，使黑體溫度上升，由這個來源確定輻照量。這個是春秋兩季的數(shù)據(jù)，從這里看出來測這個東西是一個關(guān)鍵，特別是國內(nèi)有很多學(xué)者迷信建大氣模型，建立散射的模型計算的，剛才說了標(biāo)準(zhǔn)太陽不是太陽標(biāo)準(zhǔn)，而是大氣層的標(biāo)準(zhǔn)他想利用數(shù)學(xué)模型來預(yù)計氣象的變化，這個太難。因?yàn)闅庀蟛粏渭兪翘柕膯栴}，各地的氣侯不一樣，很難預(yù)計，建立模型測量往往是不可靠的。這個可以看出一些問題出來。

通過這件事來看，領(lǐng)跑者定的指標(biāo)基本上都是實(shí)驗(yàn)室HTC標(biāo)準(zhǔn)測量的曲線的結(jié)果。另外還有一個問題，測的發(fā)電量不管是電表測還是逆變器測的，他是真實(shí)太陽光的結(jié)果，這個時候就出現(xiàn)問題。今天上午曹總講了逆變器多少瓦要和太陽電池組建有一個比例倍數(shù)，1千瓦的組件1千瓦的逆變器，現(xiàn)在1千瓦的逆變器可以1.2千瓦的組件，甚至1.4，1.6，甚至兩倍的效果更好，其實(shí)原因在HTC測量的功率出了問題。

電站的真實(shí)功率到底是多少。電站是5千瓦的，我盯了1年，實(shí)際功率是4.22千瓦，你逆變器5千瓦最高功率根本達(dá)不到，根本不是在那個點(diǎn)上，所以數(shù)沒有用，這個事歐洲早已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，核心的問題就是原來我們所說的測試條件出了問題，這個問題我們就不詳細(xì)講，以后再細(xì)講。所以說這件事很重要，我們必須把每個電站到底真實(shí)功率是多少，每個電站是不一樣的，這個非常有意義的事。對企業(yè)來講，我覺得有兩點(diǎn)啟示，對于組件企業(yè)就要問了，為什么實(shí)驗(yàn)室測量有一個峰值，實(shí)際上功率效率是谷值，為什么不一致，這個不一致導(dǎo)致PR之間的反差。這個主件場要好好研究。要改變一些思想觀念，這是第一個問題。對逆變器廠現(xiàn)在有一個，光伏電站的檢測系統(tǒng)，核心問題就是傳感器的問題，從檢測器來看，逆變器除了容量有問題之外，不覺得這些數(shù)據(jù)缺了一點(diǎn)什么，不覺得這個數(shù)據(jù)有問題嗎?這個很有代表性，這個不是做逆變器廠要研究開發(fā)的嗎?這些工作擺在我們的面前。因?yàn)檎嬲妶龀鰯?shù)據(jù)都是靠逆變器，核心問題除了真實(shí)功率之外，還有時間間隔，沒有時間的功率客觀是不存在的，客觀存在的都是能量，不是功率，功率是算出來，所以這些是做逆變器廠家有很大的發(fā)展空間。

一個是組件廠家要考慮一下，逆變器廠家考慮的問題更多一些，這個事情我們注意到了，德國人也注意到了，他們老早研究這個事，只不過人家不說，作為自己發(fā)展的本錢。