光伏行業(yè)正迎來日新月異的新一輪發(fā)展周期,在雙碳目標的大浪潮下,以光伏、風電為代表的新能源正成為低碳時代的主要風向,2021年更是創(chuàng)下年度新增裝機記錄,新能源進入大有可為的戰(zhàn)略機遇期。
一方面,面對全新的發(fā)展時代,從風、光大基地項目中的多能源形式互補到分布式光伏整縣推進,光伏電站正“上山下海”開拓更為多樣化的應(yīng)用場景。但同時,近兩年光伏供應(yīng)鏈價格的上漲也在影響著行業(yè)的投資收益率,如何持續(xù)降本并且打造安全可靠的光伏電站正成為行業(yè)發(fā)展面臨的全新挑戰(zhàn)。
多場景應(yīng)用:降本與安全的挑戰(zhàn)
隨著光伏電站的安裝環(huán)境愈發(fā)多樣化,無論是西北地區(qū)高溫高紫外的氣候特點,或是水面以及南方地區(qū)的高濕高熱場景,新的發(fā)展趨勢對光伏產(chǎn)品技術(shù)的可靠性與安全性提出了更高的標準與要求。尤其值得注意的是,與地面電站相比,屋頂分布式光伏電站承擔的風險更為嚴重。由于屋頂組件運行溫度較高且反射率高,極易導(dǎo)致熱斑,國內(nèi)外屋頂光伏電站發(fā)生著火的案例比比皆是。
而作為涉及千家萬戶、各行各業(yè)的分布式光伏電站,安全的重要性不言而喻。“從投資的角度來說,光伏電站安全運營是重中之重,一旦發(fā)生事故,不僅僅是財產(chǎn)損失的問題,可能還會危及生命,尤其是屋頂光伏電站,安全是底線”,一位光伏電站投資領(lǐng)域的資深人士表示。
另一位從事光伏電站運營服務(wù)多年的人士補充道,“在目前以國有企業(yè)作為投資主體的情況下,電站安全絕對是一個不容忽視的問題。重視產(chǎn)品的可靠性與安全性,這也是行業(yè)走向高質(zhì)量發(fā)展的必須要面對的問題。”
事實上,安全可靠也是光伏電站降本的重要手段。在光伏電站25年的運營周期內(nèi),在保障安全運營的前提下,降低由于產(chǎn)品或者系統(tǒng)問題導(dǎo)致的發(fā)電量減少這一風險,是全生命周期內(nèi)降本的主要方式。
電站風險不容忽視
從下圖可以看到的是,在影響發(fā)電損失的因素中,蝸牛紋、背板缺陷高居維修成本中的前五。作為光伏組件的“銅墻鐵壁”,背板雖然作為輔材存在于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中,但其作用卻不可小覷。一旦背板出現(xiàn)開裂、發(fā)黃等問題,不僅將直接影響電池組件的發(fā)電量,嚴重的還會導(dǎo)致火災(zāi)等問題。
事實上,由于背板帶來的風險問題也屢次出現(xiàn)在大型電站應(yīng)用中,包括曾經(jīng)風靡一時的3A背板等,均已在戶外應(yīng)用的風險下被市場淘汰。近幾年,光伏行業(yè)在降本的驅(qū)動下,正持續(xù)探索新的背板技術(shù),PET背板便是路線之一。
實際上,包括日本以及國內(nèi)等多家組件廠商在嘗試使用改性PET聚酯背板之后便陸續(xù)放棄了這一技術(shù)路線。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士介紹,PET戶外老化機理主要是光氧化,在紫外線和溫濕度共同作用下,PET吸收紫外發(fā)生Norrish降解,分子鏈靠近酯基處發(fā)生斷裂,進而導(dǎo)致機械性能下降、黃變。
PET的老化機理決定了其在戶用應(yīng)用中的實際表現(xiàn),圖一是一座位于內(nèi)蒙古的光伏電站,該電站采用了PET背板,在投運4年之后,近40%組件背板嚴重發(fā)黃,超過10%組件背板起泡脫層 ,并且有1-5%組件出現(xiàn)了熱斑問題;圖二的單晶組件是安裝在商業(yè)建筑金屬波紋屋頂上的分布式光伏電站,采用的背板材料為PET,肉眼可見的是背板出現(xiàn)黃變,最嚴重區(qū)域為組件陣列邊緣,b*值高達27,紫外線加速了背板的邊緣老化,進一步導(dǎo)致背板外層開裂變脆。
某頭部組件企業(yè)技術(shù)負責人告訴筆者,純PET背板目前尚未在該企業(yè)出貨的組件中進行應(yīng)用,主要原因在于這一類背板的抗紫外線能力達不到標準,“尤其是不適用于高溫高濕高紫外的環(huán)境下,純PET背板的可靠性還無法通過相關(guān)要求”。
中國光伏行業(yè)正面臨從粗放型發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型,無論是行業(yè)本身的發(fā)展需求,亦或是由于光伏跨界導(dǎo)致的風險邊界提高,使用高效可靠材料已然成為行業(yè)的“底線”,同時也是實現(xiàn)光伏電站安全運營與進一步降本的重要手段。
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