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如何合理的控制光伏发电度电成本?
日期:2015-09-21   [复制链接]
责任编辑:linpher 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
如何提升光伏系统发电量降低LCOE(度电成本),总的来讲我认为有三个方向需要努力:高效组件、高可靠性组件和智能化组件。我的报告简单从三个方面来跟大家分享一下。

高效组件,包括了高效电池的研发和应用,这是技术上最核心的部分。这里汇总了各种太阳电池技术的世界最高电池效率纪录。这些结果,大家已经很清楚了,我就不再一一细讲了,这些纪录,反映了各种电池技术的潜力。

目前PERC电池已经开始进入了产业化的阶段。我们来看一下PERC电池技术的研究历程,从2010年到2014年,包括欧洲和亚洲的一些研究机构和企业研发团队,对PERC电池做了一系列的实验室研究,早在2012年时,多个机构已经实验了大面积PERC电池效率达到20%以上的实验室效率。为实现产业化转移打下了基础。

在2014年,天合光能的国家重点实验室研发的可量产单晶156的PERC电池效率达到21.4%的纪录,2015年SolarWorld宣布其PERC电池效率达到21.7%。这是一个新的纪录。

PERC电池的产业化已经在台湾和中国大陆的一线企业得到规模化生产。PERC电池效率的产线水平在平均20.4%左右,电池效率还在持续优化提升中,规模也在快速增加。在今年5,6月份美国NREL公布的最权威的世界最高电池效率图的更新版里面,首次纪录了天合光能在2014年研制的多晶PERC电池效率的世界纪录20.8%,更新了2004年德国Fraunhofer ISE研制的小面积多晶PERC电池20.4%的纪录。

除了PERC电池外,天合光能也在致力于更高效的太阳电池的技术工艺研发,例如IBC,HJT电池等。提升组件系统的发电功率,可以从电池,组件,系统三个方面的光学性能及电学性能考量。这里我列举了几个方向。例如,在组件端,光学优化的方案有聚光焊带的开发,电学优化有低电阻焊接技术工艺的开发等。系统的温度系数,工作温度等都是影响实际发电量的要素。下面我会举例说明各主要因素对高效发电的影响和解决方案。

低的LCOE主要有三个因素决定:高效率,高发电量,低成本。这里我举一个例子,对于一个10MW的项目来说,效率每提升0.25%,相当于功率提升约5W,可使BOS成本下降约0.8%,大约是2-3分人民币。效率的提升,一个重要的因素是温度系数,电池的开压高,温度系数就低,这里比较了普通电池,PERC电池,IBC电池由于开压的不同对温度系数的影响以及最终对发电量的影响。所以说,高效电池开发,提升电池的开压,对降低温度系数有益,如何有效散热降低系统工作温度也是需要考量的因数。

这里我们做了一个组件的工作温度分布模型的模拟。另外,在低辐照的条件下,我们统计了各种电池的发电量的实际情况,发现IBC电池在200W每平方米的低辐照条件下发电量最高。刚才许博士也介绍了,高质量单晶电池,低辐照表现更好一些。我们可以看到,以常州地区的气候条件为例,我们对普通多晶组件和高效组件,在温度系数,工作温度,低辐照,LID等几个方面做了比较,高效组件的发电量有大约2%的优势。

光伏组件和系统的可靠性问题

光伏组件的可靠性问题,很多是关键材料的问题。例如,EVA黄变和脱层、背板开裂问题、焊带发黄问题等,组件长期使用后的材料老化问题。关于组件功率的常年衰减问题,美国NREL有一个统计,大约每年衰减0.7%,这已经是共识。天合光能对自身的组件也做了功率衰减的检测,从2008年来时的组件数据看,在0.7%的衰减率之内。功率衰减的内部原因,短期衰减主要跟电池相关,主要是PID,LID衰减。而长期衰减主要来自于封装材料,造成黑斑,黑线,背板开裂等可靠性问题。材料的老化以及引起EVA脱层以后,背板开裂等引起的水透会发生。短期和长期失效的模式是不一样的。比如说,PID衰减可以在30%以上,有的甚至高达70%的衰减。常见的组件失效模式,我们做了一个归类和发生率。热斑,湿冻,湿热是造成组件失效的主要原因。这个在TUV中国认证组件有数据分析,在美国NREL也有分析数据。热斑问题,这里做了一个失效机理的流程图,遮挡引起的电池局部高温,反向偏压和漏电流造成的旁路二极管升温,是两个关键失效模式,最后可能把组件烧毁。
 
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来源:光伏测试网
 
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