2017年,戶用光伏迎來了前所未有的發(fā)展。據(jù)浙江省發(fā)改委透露的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至目前,浙江省家庭屋頂光伏并網(wǎng)戶數(shù)已達(dá)107991戶,突破10萬戶大關(guān),裝機(jī)規(guī)模達(dá)656兆瓦。這只是一個(gè)省而已,而戶用光伏已經(jīng)在全國卷起一股勢(shì)不可擋的風(fēng)潮。相信在不久的將來,戶用光伏電站會(huì)像電視、冰箱一樣成為家家戶戶都必備的“電器”。從無人知曉到走近家家戶戶,光伏發(fā)電作為一種清潔電力逐漸為人所知。由于光伏電站可獲得長期穩(wěn)定的發(fā)電收益,不少人已經(jīng)將光伏電站看成一個(gè)理財(cái)產(chǎn)品,甚至有老百姓開始依靠家里的光伏電站“養(yǎng)老”。
對(duì)于光伏電站來說,每多發(fā)一度電就多一度電的收益。所以決定一個(gè)光伏電站收益的便是發(fā)電量了。簡而言之,就是“發(fā)電量為王”。按理來說相同規(guī)模的光伏電站發(fā)電量應(yīng)該差不多,但事實(shí)并非如此。我們常常發(fā)現(xiàn)相同規(guī)模的兩個(gè)光伏電站其發(fā)電量卻有很大的差距,如果你家的光伏電站每天比別人家的光伏電站少發(fā)10度電,那20多年下來你家的光伏電站產(chǎn)生的收益可能就與別人家有5-6萬元的差距。為何兩個(gè)相同規(guī)模的光伏電站發(fā)電量會(huì)有所不同?在發(fā)電量為王的時(shí)代,決定光伏電站發(fā)電量的因素是什么?
一、環(huán)境因素
光伏電站是靠太陽光的輻射來發(fā)電的,所謂太陽輻射即太陽以電磁波的形式向外傳遞的能量,太陽輻射強(qiáng)度越大,光伏電站的發(fā)電量就越高。
資料顯示,我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量相當(dāng)于2.4×104億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的儲(chǔ)量,全國2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí),太陽能資源豐富。根據(jù)太陽輻射量的不同,國家氣象局將我國地區(qū)分為I 、II、 III類資源區(qū)。其中I 、II類資源區(qū)年日照時(shí)數(shù)不低于2200小時(shí),是我國太陽能資源較豐富的地區(qū)。
毫無疑問,太陽輻射強(qiáng)度的更高的地區(qū)其光伏電站的發(fā)電量會(huì)更高。所以如果兩個(gè)相同規(guī)模的光伏電站分屬不同地區(qū),發(fā)電量肯定會(huì)有所差距,這是難以改變的環(huán)境因素。
除了太陽能資源的差別之外,各個(gè)地區(qū)的濕度、溫度等都會(huì)影響光伏電站的發(fā)電量。近日,杜克大學(xué)基于NASAGISS的全球氣候模型數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn),空氣污染中的顆粒物會(huì)降低光伏發(fā)電效率,幅度甚至可以達(dá)到17%以上。所謂空氣污染中的顆粒物,用通俗一點(diǎn)的話來說,就是霧霾。根據(jù)研究,霧霾的存在不但會(huì)阻礙太陽輻射光線,而且還會(huì)對(duì)太陽能光線進(jìn)行吸收和散射,這會(huì)使得光伏組件接收輻射強(qiáng)度大大降低,從而帶來發(fā)電損失。
根據(jù)測(cè)算,在霧霾城市,光伏電站的發(fā)電量明顯偏低。而且在霧霾嚴(yán)重的時(shí)候,光伏電站甚至無法發(fā)電!
二、質(zhì)量因素
環(huán)境因素是難以通過人力來進(jìn)行改變的,一個(gè)III類資源區(qū)的光伏電站比I類資源區(qū)的電站發(fā)電量少是情有可原的。但是從硅料到組件,再從組件到電站,除了環(huán)境因素,決定光伏電站發(fā)電量的最大因素就是質(zhì)量問題了。
1、光伏組件質(zhì)量
作為光伏電站的核心部件,光伏組件的質(zhì)量對(duì)電站的發(fā)電量起著決定性的作用。光伏組件的質(zhì)量問題最終都要與使用壽命及效率掛鉤。首先,光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率代表著組件的發(fā)電能力,所以組件的效率越高,電站的發(fā)電量就會(huì)越高。除了效率之外,光伏組件的質(zhì)量更多的體現(xiàn)在抗衰減、抗老化等各方面。劣質(zhì)的光伏組件容易出現(xiàn)隱裂、背板老化等問題,一旦出現(xiàn)這種問題,光伏組件的效率就會(huì)大幅下降,從而導(dǎo)致電站的發(fā)電量低下。
光伏組件從剛生產(chǎn)出來到實(shí)際運(yùn)用會(huì)有明顯的功率下降的現(xiàn)象,這是由于電池片的光致衰減所致。光伏組件一般會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)階段的衰減,一個(gè)是初始光致衰減,一個(gè)是老化衰減。初始光致衰減即組件功率在剛開始使用時(shí)發(fā)生大幅度下降,隨后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象。組件的初始光致衰減過程難以避免,目前只能通過工藝改進(jìn)減弱這一效應(yīng)。老化衰減便是指光伏組件在長期使用過程中出現(xiàn)的功率衰減,這一衰減過程的速度一般非常緩慢,主要原因在于電池片光電轉(zhuǎn)換效率的緩慢衰減,但也與封裝材料的質(zhì)量有很大關(guān)系,如背板發(fā)生老化、黃變等問題,都會(huì)導(dǎo)致組件的輸出功率大幅受損。
所以綜合而言,組件的質(zhì)量第一看效率,第二看衰減。那效率多少才算合格?衰減多少才算正常呢?根據(jù)國家能源局、工信部以及國家認(rèn)監(jiān)委在今年發(fā)布的《關(guān)于提高主要光伏產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)并加強(qiáng)監(jiān)管工作的通知》,自2018年1月1日起,多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻分別提高至16%和16.8%。要求多晶組件一年內(nèi)衰減率不高于2.5%,后續(xù)年內(nèi)衰減率不高于0.7%;單晶組件一年內(nèi)衰減率不高于3%,后續(xù)年內(nèi)衰減率不高于0.7%。
而這只是準(zhǔn)入門檻而已,如何才算是優(yōu)秀?由于領(lǐng)跑者計(jì)劃的特殊性,領(lǐng)跑者項(xiàng)目各方面都需要在行業(yè)中起到“領(lǐng)跑”的作用,對(duì)于組件的要求也不例外。所以如果用于非領(lǐng)跑者項(xiàng)目的光伏組件能夠接近或者達(dá)到領(lǐng)跑者項(xiàng)目的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),那該光伏組件應(yīng)該算是業(yè)內(nèi)比較優(yōu)質(zhì)的組件了。根據(jù)國家能源局發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”計(jì)劃實(shí)施和2017年領(lǐng)跑基地建設(shè)有關(guān)要求的通知》,應(yīng)用領(lǐng)跑者基地采用的多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率應(yīng)分別達(dá)到17%和17.8%以上,技術(shù)領(lǐng)跑基地采用的多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率應(yīng)分別達(dá)到18%和18.9%以上。衰減率指標(biāo)要求與上述相同。
2、光伏逆變器質(zhì)量
如果將每一塊光伏組件比作小兵,那統(tǒng)籌所有光伏組件發(fā)電的光伏逆變器就是將軍。作為整個(gè)光伏電站的“大腦”,傳統(tǒng)的光伏逆變器功能是將光伏組件所發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)變成可接入負(fù)載或者電網(wǎng)的交流電,并具備最大功率追蹤MPPT、孤島效應(yīng)的檢測(cè)及控制等關(guān)鍵功能。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,光伏逆變器的功能越來越趨于多樣化,如今的光伏逆變器增加了低(零)電壓穿越、SVG無功補(bǔ)償、防PID、逆變器儲(chǔ)能等功能。并且在保證光伏系統(tǒng)的安全性方面,逆變器還集成了漏電流保護(hù)、直流分量保護(hù)、絕緣阻抗檢測(cè)保護(hù)、防雷保護(hù)等多項(xiàng)功能?,F(xiàn)在的光伏逆變器已經(jīng)成為了智能光伏系統(tǒng)解決方案的關(guān)鍵器件,結(jié)合智能光伏逆變器與大數(shù)據(jù)等手段,現(xiàn)在的智能光伏系統(tǒng)解決方案不但能夠?qū)夥娬镜膶?shí)時(shí)發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,而且還能對(duì)電站可能出現(xiàn)的問題及時(shí)預(yù)警,并通過數(shù)據(jù)分析、智能調(diào)配等技術(shù)提高光伏電站的發(fā)電量。另外,目前光伏逆變器與儲(chǔ)能技術(shù)的結(jié)合也是一大熱點(diǎn),光伏逆變器與儲(chǔ)能技術(shù)的結(jié)合可以在波谷時(shí)吸收電能,波峰時(shí)釋放電能,起到削峰填谷的作用。
所以光伏逆變器的質(zhì)量對(duì)于光伏電站發(fā)電量的影響不言而喻,相同條件的兩個(gè)光伏電站,會(huì)因?yàn)槭褂昧瞬煌哪孀兤鞫诎l(fā)電量上有所差距。目前國內(nèi)的光伏逆變器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已十分成熟,市場(chǎng)上的光伏逆變器也開始向智能化、功能多樣化發(fā)展。在各項(xiàng)功能及效率等參數(shù)方面,各類型的逆變器各有優(yōu)勢(shì),關(guān)鍵在于能否根據(jù)光伏電站的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接,并完美契合光伏系統(tǒng)。
對(duì)于逆變器的選擇來說,第一要看安全性,第二要看穩(wěn)定性。就安全性來說,對(duì)于光伏電站的漏電保護(hù)、防雷保護(hù)等方面的性能要好;從穩(wěn)定性上來說,逆變器不但要保證光伏電站向外的穩(wěn)定輸出,而且在光伏電站長達(dá)25年的壽命之上,對(duì)于光伏逆變器的功能持久性以及穩(wěn)定性有更高的要求。
其余如支架、匯流箱、配電柜、電纜等配件也都是光伏電站中必不可缺的組成部分,支架的質(zhì)量如果不好,電站容易在惡劣的天氣中(大風(fēng)、暴雨等)受到損害。匯流箱、配電柜、電纜等配件的質(zhì)量如果不好,電站就容易出現(xiàn)各種小問題。目前來看,質(zhì)量問題是光伏電站發(fā)電量低下的主要原因之一,全國各地區(qū)的戶用光伏市場(chǎng)剛剛興起,市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管嚴(yán)重缺失,導(dǎo)致劣質(zhì)產(chǎn)品流入市場(chǎng),使得電站的發(fā)電量不盡如人意。對(duì)此,各地方政府應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管力度,完善標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,讓老百姓能夠裝上質(zhì)量有保障的光伏電站。
三、人為因素
除了以上因素之外,光伏電站從開始建設(shè)到后期運(yùn)維,其最終的發(fā)電量都會(huì)受到人為因素的影響。比如對(duì)于非屋頂光伏電站來說,首先要注意的就是光伏電站的選址問題,選址如果不好,對(duì)電站的安全性、后期的運(yùn)維等都會(huì)造成困擾。選址完成之后,光伏電站的設(shè)計(jì)、采購和施工建設(shè)等因素將直接影響光伏電站的整體質(zhì)量。比如需要確定組件的最佳安裝角度,以獲得最大的太陽輻射;比如需要根據(jù)實(shí)際情況完善組件的串并聯(lián)設(shè)計(jì),以及避免前后組件的遮擋等。這些是電站在建設(shè)過程中需要注意的問題,如果是一個(gè)不夠?qū)I(yè)的團(tuán)隊(duì),在電站安裝過程中沒有進(jìn)行科學(xué)的配備和合理的設(shè)計(jì),那光伏電站的各部件質(zhì)量再好,也無法具備高發(fā)電量。
以上是建設(shè)過程中應(yīng)注意的因素,而建設(shè)完成之后,光伏電站開始并網(wǎng)發(fā)電,那影響光伏電站發(fā)電量的將主要是后期運(yùn)維。在電站25年的發(fā)電歷程中,良好的運(yùn)維管理是發(fā)電量的保障。如果沒有良好的運(yùn)維管理,那光伏電站的設(shè)備故障將難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到解決。目前的智能光伏系統(tǒng)都具備故障檢測(cè)的功能,如果光伏電站發(fā)生異常,便及時(shí)預(yù)警,提醒運(yùn)維人員解決問題,這樣就能有效降低損失,提升電站發(fā)電量。
此外,灰塵等遮擋會(huì)影響組件的發(fā)電效率,降低系統(tǒng)的發(fā)電量。所以光伏電站需要進(jìn)行不定期的清洗。而對(duì)于戶用光伏來說,由于很多老百姓不懂光伏電站的運(yùn)行原理,經(jīng)常將光伏電板當(dāng)做了一個(gè)曬東西的架子,被子、鞋子、甚至是蘿卜干、辣椒等,都放到了光伏電池板上面。這些行為會(huì)對(duì)組件形成遮擋,阻礙組件散熱,從而引起組件輸出功率下降,甚至?xí)沟媒M件出現(xiàn)熱斑效應(yīng)。而嚴(yán)重的熱斑效應(yīng)將會(huì)永久性破壞組件的性能,甚至燒毀組件。