影响西部光伏电站“寿命”因素浅析

2016-01-06 来源:本站编辑



  非常感谢光伏行业协会和节电协会给我这个机会和大家一起交流在光伏行业存在的问题,前面几位专家从宏观政策和宏观经济方面阐述了一些想法和一些换我非常赞同。下面我给大家讨论的问题更加具体的技术化一些,前面几张照片就是我们经过这十几年来在中国西部建的光伏发电的图片,这样的图片有集中一面的,也有以华为为代表的模式,应该说各有千秋,在中国西部光伏发电方面起到了非常重要的作用。我下面讨论的问题主要是影响光伏系统发电和寿命的几个因素。罗列了八个因素,这八个因素有技术层面的,也有市场层面的问题。

  首先是温度对光伏发电的影响,这个问题大家都有认识,但是没有引起足够的重视,有很多发电部门对这个问题至少引起的重视还不够。实际上在单晶硅和多晶硅的温度系数都是0.35%~0.45%之间,根据我们的测算,按照这个公式计算的话,一个30瓦的标准板,现在所谓并网的标准板在环境温度20几度左右的时候,板温一般是25度左右,甚至更高一些,这样每个板上的总值大概接近4伏的电压,接近10%左右,这个数字还是比较大的,就是在中午十分。这张图片给大家展示出来,在光伏发电量最大的时候,中午时分反而是效率最低的时候,红色的曲线就是发电的效率曲线,大家可以看到,阳光最好的时候,发电效率反而是比较低的,这个是一个问题,当然我们不可能改变上帝,但是在系统设置过程中要充分的考虑到。

  第二是粉尘对光伏发电的影响,中国西部是经常遭受沙尘袭扰的地区,我们在兰州附近做过实验,即便是在晴朗的天空,没有沙尘暴的天气,将近20几天的时间,光伏板上自然的降尘就影响发电的15%~20%,这个影响还是比较大的。在沙尘天气一场沙尘就影响到30%、40%,粉尘对光伏电池板发电的影响是重大的影响。大家可以看到,我在敦煌七里镇拍摄的照片,大家可以看到用手擦和没擦的区别。光伏的板子都是平面的,影响的都是透光,这是清洁的板子,这个是有粉尘的板子。最近有人关注热发电,热发电是反射,粉尘对热发电的影响比光伏的影响还要大,至少翻一倍,我们的土层,粉尘面都是在玻璃的下面,阳光入射进来,被粉尘遮挡一层,再反射出去还要遮挡一层,影响更大,而且光伏是平板的,光热是曲面的,我们是尝试过,都会有同样的问题。

  大家从这张图上可以看到粉尘对透光性能的影响,横坐标是天数,总天数是粉尘的影响率,可以看到这是非常晴朗的天气对它的影响。对太阳电池板的清洗一直是困扰我们光伏发电的一个问题,我们有很多同志可能会讲,我们可以用水去冲洗,实际上这个问题在南方不是那么很突出,到了北方,尤其是西北这样的地区,第一是没有水,当地水特别缺,第二,即便是有水也是盐碱水,洗了之后有白色的盐碱,还不如不洗。

  第三,光伏组件效率衰减和寿命。光伏电池长期在阳光下暴晒,其光伏电池性能、封装材料、盖板的透光性都受到影响,逐步衰减。大家也知道光伏板子不是永久性的,寿命就是25~30年,这个衰减是什么情况呢?我们做了一些实验,首先是光伏电池的衰减,然后是组件脱焊,这是我们光伏电池板存在的问题。这是在西部运行了30年的光伏电站,每一块板子是45瓦,使用29年后我们做了一个测试,功率下降,最早的原始数据没有,就是我们只好拿45瓦来说事,这是峰值功率衰减的情况,衰减的情况也不一样,有的特别严重,有的不是特别严重,这块板衰减将近20%,这快板子就稍微好一些。前50天衰减速度还是比较快,在前50~100天衰减比较快,后面的衰减就比较好,一般来说进入一年以后,衰减一般是0.5%~0.8%的情况下。

  非晶硅光伏组件效率衰减特别快,一个月就达到15%,后面趋于相对稳定的状况。这个衰减我们观察是两个问题,一个是电池片本身性能衰减,一个是玻璃表面形成了水垢导致玻璃透过的影响,所谓的水垢具体成分是什么,我们也不是很清楚,但是有一点是肯定的,就是沙尘和降雨形成混合物以后,钙化物重新在玻璃上形成一层钙化层,钙化层很难用抹布擦掉,一般都是用钢丝刷去刷,相对来说比较困难一些。组件内部的电池脱焊是导致组件彻底报废的原因,包括在以前光伏电站中也出现这样的问题,生产厂家焊接的过程当中出现一些偶然的焊接过程中问题,导致在光伏组件运营过程当中,出现一系列的故障,用了若干年以后,比如说像这个焊片,焊的时候可能没有焊好,再加上光伏组件电流比较大,这个地方就脱焊,最后导致电池报废。

  更多电池组件出现问题的是热胀冷缩,电池片和电池片之间是用铜带连在一起的,这个铜带在西部地区每天进行一次热胀冷缩,甚至不止一次,白天的时候即便在冬天,白天的温度也是五六十度,到了晚上是零下二十多几度,这样每天的热胀冷缩,导致太阳电池板位移,使得这个焊带若干年以后,最短的大概就是三年,这个焊带就出现断裂了。断裂了以后很难发现,这个板子不工作了,你找也找不到原因,你要很仔细的看才能把断裂的地方找到。

  第四,组件串接匹配误差。我们前期都不做检测,很相信厂家,由厂家提供光伏组件,有很多的可研报告提供正偏差的光伏组件,实际上有一些无良的组件参差不齐,我们要求是5%、3%,但是实际的比这个大一些。我们知道光伏组件大部分的光伏都是21片,最少的是19片太阳电池板,这里面有一块电池性能不好,就导致这20片电池输出性都会受到影响,这个我们叫做木桶效应。

  第五是线路损耗。由于光伏发电场地较大,输电电流较大,线路较长,我们在设计导线的时候,很多设计都是按照安全电流做设计,这个是不合理的,没有考虑到电路的损耗,这个损耗很大,我看很多设计损耗都在7%~8%,这个是损耗的问题。这个计算是非常简单的,就是这么一个简单的东西,只是大家不进行仔细的计算而已。

  第六是光伏组件热斑问题。这个跟我们光伏组件有关系,也跟我们的逆变器有关系,热斑问题有两个形成的原因,一个是遮荫,一个是光伏组件本身过程出现的问题,热斑带来的危害是非常突出的,这块板子中心区的温度是接近50度了,其他的板子都处在差不多的温度,这个是我在早上9点钟左右做的测试,这个逆变器没有启动起来,我不知道是什么原因,因为我对现在厂家逆变器的设计过程不是那么了解,我发现当逆变器启动以后这个热斑就没有了,逆变器没有启动的时候,这个热斑就出现了。这个热斑会影响整个电池串的输出。

  第七是基础和支架。我们有很多混凝土支架,采用不同的设计方式,对于不同的地面,支架要求不一样,在中国西部,我们做支架要考虑到风沙的流失,我见过很多的光伏电站,当初建的时候很好,随着风吹把下面的沙吹跑了,整个基础就下沉,我们采用这种模式的条形桩,或者总星条形桩,抑制这种现象的发生,总而言之一句话要解决这个问题还是要花点功夫。前几年为了加强建设速度和降低成本用了金属桩,特别是螺旋桩,这个在西部有一个问题就是锈蚀,这个问题被国内很多专家所重视,我也提出这个问题,我们光伏电站要20年、30年的寿命,这样的金属桩能不能保持30年就是一个问题,这个问题提出来跟大家一起讨论。这个是我工作地方,光伏一体化的光伏电站,应该说也起到了非常好的效果。

  第八,发电与供电输电的矛盾。这个问题前面几位同志已经讲了,做光伏的人可能不理解供电和输电的辛苦,他们认为他们的光伏发电做出来就应该卖给电网了,实际上电网公司也很矛盾,也很郁闷,作为用电单位需要是一个稳定的电,而我们光伏电和风力发电一样都是不稳定的电,对于供电和输电部门来说,以及用电部门来说这就是非常大的矛盾。第二个问题是发电和输电的矛盾,我们国家相对来说国土比较辽阔,我们的太阳能比较丰富的地方都是在国家西部,东部发达国家太阳能资源相对来说差一些,这也是为什么前几年很多光伏发电站都建在西部的原因,同样一个电站在甘肃发的电要比上海发的电多发一倍还要多,在甘肃投资还是比较好。

  但是现在问题出来了,因为发电和输电的问题,因为当地消纳的问题,导致中国西部发出来的光伏发电和风力发电就地消纳成了很大的问题,再加上这几年用电不足,开工不足等等问题,导致西部的电力普遍存在了弃风、弃光的问题,像甘肃出现的弃光达到了40%,大部分电站只给你上网60%,就是限电限到40%,真正到了中午最好的时候,能发电的时候都是限电的。这就导致了我们光伏发电的行业出现了很大的亏损,因为本来应该赚的钱赚不到手,这是很大的问题。要把电力输送到东南,需要建设跨距几千公里的大规模超高压输电线路,白天堵塞,晚上又没有人,跟高速公路一样,这个问题比较突出的。

  为了稳定又要在西部建很多的热点厂,这个实际上是很纠结的问题,这个问题就提出来了,很多人在关注,我们不是要建设更多的超高压输电线,是不是要解决这个问题?是不是要建设跟光伏和风电不稳定供电的高耗能企业找一种企业能够就地消纳可再生能源,大家都在关注这个问题,如果找到这样的企业就会对当地的经济起到非常重要的作用。另外一个话题就是不是要建设更多的储能电站,因为只有储能了才能保证不稳定的电站。

  总而言之一句话我们要建设电力能源输出我们西部的能源,我们有很多的办法,包括电力能源互联网的办法。后面关于光伏发电市场发展的变化,我就不讲了,总而言之一句话,中国光伏产业也好,市场也好都走道了世界的前列,装机容量都是每年15个gw的来递增的。中国的光伏产业的发展也不多说了,前面有同志已经讲了。

  我最后说一下中国的市场潜力,中国大陆有960万平方公里的陆地面积,如果开发1%的陆地面积安装光伏发电,将会有9000gw的光伏市场,有很大的潜力去做。我们中国还有05万平方公里的沙漠和荒漠,利用其1%的荒漠地安装光伏,也可以有1000gw光伏发电,按照现在的水平需要50年才能完成,这是我们的潜在市场,这些潜在的市场应该说给我们光伏行业提供了非常好的前景。

  未来光伏产业的技术应该说非常成熟,机遇和挑战是并行的,我们多晶硅产量,实际上到目前为止还是小于需求量的,每年还得进口国外的多晶硅,我们这个还是有发展前途的,我本人也非常有信心在光伏行业里面跟各位继续合作,共同开拓光伏更新的市场,我就说这么多,谢谢!(甘肃省自然能源研究所 作者:李世民 )

关键词: 核电