影響西部光伏電站“壽命”因素淺析
非常感謝光伏行業協會和節電協會給我這個機會和大家一起交流在光伏行業存在的問題,前面幾位專家從宏觀政策和宏觀經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化一些,前面幾張照片就是我們經過這十幾年來在中國西部建的光伏發電的圖片,這樣的圖片有集中一面的,也有以華為為代表的模式,應該說各有千秋,在中國西部光伏發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發電和壽命的幾個因素。羅列了八個因素,這八個因素有技術層面的,也有市場層面的問題。
首先是溫度對光伏發電的影響,這個問題大家都有認識,但是沒有引起足夠的重視,有很多發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都是0.35%~0.45%之間,根據我們的測算,按照這個公式計算的話,一個30瓦的標準板,現在所謂并網的標準板在環境溫度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,紅色的曲線就是發電的效率曲線,大家可以看到,陽光最好的時候,發電效率反而是比較低的,這個是一個問題,當然我們不可能改變上帝,但是在系統設置過程中要充分的考慮到。
第二是粉塵對光伏發電的影響,中國西部是經常遭受沙塵襲擾的地區,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電的影響是重大的影響。大家可以看到,我在敦煌七里鎮拍攝的照片,大家可以看到用手擦和沒擦的區別。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。最近有人關注熱發電,熱發電是反射,粉塵對熱發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,橫坐標是天數,總天數是粉塵的影響率,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,第一是沒有水,當地水特別缺,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,最早的原始數據沒有,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,有的特別嚴重,有的不是特別嚴重,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,一個月就達到15%,后面趨于相對穩定的狀況。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。組件內部的電池脫焊是導致組件徹底報廢的原因,包括在以前光伏電站中也出現這樣的問題,生產廠家焊接的過程當中出現一些偶然的焊接過程中問題,導致在光伏組件運營過程當中,出現一系列的故障,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,最后導致電池報廢。
更多電池組件出現問題的是熱脹冷縮,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,這個焊帶就出現斷裂了。斷裂了以后很難發現,這個板子不工作了,你找也找不到原因,你要很仔細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。
第五是線路損耗。由于光伏發電場地較大,輸電電流較大,線路較長,我們在設計導線的時候,很多設計都是按照安全電流做設計,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系,也跟我們的逆變器有關系,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的問題,熱斑帶來的危害是非常突出的,這塊板子中心區的溫度是接近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,因為我對現在廠家逆變器的設計過程不是那么了解,我發現當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,這個熱斑就出現了。這個熱斑會影響整個電池串的輸出。
第七是基礎和支架。我們有很多混凝土支架,采用不同的設計方式,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沙的流失,我見過很多的光伏電站,當初建的時候很好,隨著風吹把下面的沙吹跑了,整個基礎就下沉,我們采用這種模式的條形樁,或者總星條形樁,抑制這種現象的發生,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,應該說也起到了非常好的效果。
第八,發電與供電輸電的矛盾。這個問題前面幾位同志已經講了,做光伏的人可能不理解供電和輸電的辛苦,他們認為他們的光伏發電做出來就應該賣給電網了,實際上電網公司也很矛盾,也很郁悶,作為用電單位需要是一個穩定的電,而我們光伏電和風力發電一樣都是不穩定的電,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,東部發達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電站都建在西部的原因,同樣一個電站在甘肅發的電要比上海發的電多發一倍還要多,在甘肅投資還是比較好。
但是現在問題出來了,因為發電和輸電的問題,因為當地消納的問題,導致中國西部發出來的光伏發電和風力發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,導致西部的電力普遍存在了棄風、棄光的問題,像甘肅出現的棄光達到了40%,大部分電站只給你上網60%,就是限電限到40%,真正到了中午最好的時候,能發電的時候都是限電的。這就導致了我們光伏發電的行業出現了很大的虧損,因為本來應該賺的錢賺不到手,這是很大的問題。要把電力輸送到東南,需要建設跨距幾千公里的大規模超高壓輸電線路,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。
為了穩定又要在西部建很多的熱點廠,這個實際上是很糾結的問題,這個問題就提出來了,很多人在關注,我們不是要建設更多的超高壓輸電線,是不是要解決這個問題?是不是要建設跟光伏和風電不穩定供電的高耗能企業找一種企業能夠就地消納可再生能源,大家都在關注這個問題,如果找到這樣的企業就會對當地的經濟起到非常重要的作用。另外一個話題就是不是要建設更多的儲能電站,因為只有儲能了才能保證不穩定的電站。
總而言之一句話我們要建設電力能源輸出我們西部的能源,我們有很多的辦法,包括電力能源互聯網的辦法。后面關于光伏發電市場發展的變化,我就不講了,總而言之一句話,中國光伏產業也好,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。中國的光伏產業的發展也不多說了,前面有同志已經講了。
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1%的陸地面積安裝光伏發電,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光伏發電,按照現在的水平需要50年才能完成,這是我們的潛在市場,這些潛在的市場應該說給我們光伏行業提供了非常好的前景。
未來光伏產業的技術應該說非常成熟,機遇和挑戰是并行的,我們多晶硅產量,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,我們這個還是有發展前途的,我本人也非常有信心在光伏行業里面跟各位繼續合作,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 )

責任編輯:售電小陳
-
現貨模式下谷電用戶價值再評估
2020-10-10電力現貨市場,電力交易,電力用戶 -
PPT | 高校綜合能源服務有哪些解決方案?
2020-10-09綜合能源服務,清潔供熱,多能互補 -
深度文章 | “十三五”以來電力消費增長原因分析及中長期展望
2020-09-27電力需求,用電量,全社會用電量
-
PPT | 高校綜合能源服務有哪些解決方案?
2020-10-09綜合能源服務,清潔供熱,多能互補 -
深度文章 | “十三五”以來電力消費增長原因分析及中長期展望
2020-09-27電力需求,用電量,全社會用電量 -
我國電力改革涉及的電價問題
-
貴州職稱論文發表選擇泛亞,論文發表有保障
2019-02-20貴州職稱論文發表 -
《電力設備管理》雜志首屆全國電力工業 特約專家征文
2019-01-05電力設備管理雜志 -
國內首座蜂窩型集束煤倉管理創新與實踐
-
人力資源和社會保障部:電線電纜制造工國家職業技能標準
-
人力資源和社會保障部:變壓器互感器制造工國家職業技能標準
-
《低壓微電網并網一體化裝置技術規范》T/CEC 150
2019-01-02低壓微電網技術規范
-
現貨模式下谷電用戶價值再評估
2020-10-10電力現貨市場,電力交易,電力用戶 -
建議收藏 | 中國電價全景圖
2020-09-16電價,全景圖,電力 -
一張圖讀懂我國銷售電價附加
2020-03-05銷售電價附加
-
電氣工程學科排行榜發布!華北電力大學排名第二
-
國家電網61家單位招聘畢業生
2019-03-12國家電網招聘畢業生 -
《電力設備管理》雜志讀者俱樂部會員招募
2018-10-16電力設備管理雜志