2017年, 戶用光伏迎來了前所未有的發展. 據浙江省發改委透露的數據統計, 截至目前, 浙江省家庭屋頂光伏併網戶數已達107991戶, 突破10萬戶大關, 裝機規模達656兆瓦. 這隻是一個省而已, 而戶用光伏已經在全國捲起一股勢不可擋的風潮. 相信在不久的將來, 戶用光伏電站會像電視, 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, 光伏發電作為一種清潔電力逐漸為人所知. 由於光伏電站可獲得長期穩定的發電收益, 不少人已經將光伏電站看成一個理財產品, 甚至有老百姓開始依靠家裡的光伏電站 '養老' .
對於光伏電站來說, 每多發一度電就多一度電的收益. 所以決定一個光伏電站收益的便是發電量了. 簡而言之, 就是 '發電量為王' . 按理來說相同規模的光伏電站發電量應該差不多, 但事實並非如此. 我們常常發現相同規模的兩個光伏電站其發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10度電, 那20多年下來你家的光伏電站產生的收益可能就與別人家有5-6萬元的差距. 為何兩個相同規模的光伏電站發電量會有所不同? 在發電量為王的時代, 決定光伏電站發電量的因素是什麼?
一, 環境因素
光伏電站是靠太陽光的輻射來發電的, 所謂太陽輻射即太陽以電磁波的形式向外傳遞的能量, 太陽輻射強度越大, 光伏電站的發電量就越高.
資料顯示, 我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量相當於2.4×104億噸標準煤的儲量, 全國2/3以上地區年日照時數大於2000小時, 太陽能資源豐富. 根據太陽輻射量的不同, 國家氣象局將我國地區分為I , II, III類資源區. 其中I , II類資源區年日照時數不低於2200小時, 是我國太陽能資源較豐富的地區.
毫無疑問, 太陽輻射強度的更高的地區其光伏電站的發電量會更高. 所以如果兩個相同規模的光伏電站分屬不同地區, 發電量肯定會有所差距, 這是難以改變的環境因素.
除了太陽能資源的差別之外, 各個地區的濕度, 溫度等都會影響光伏電站的發電量. 近日, 杜克大學基於NASAGISS的全球氣候模型數據研究發現, 空氣汙染中的顆粒物會降低光伏發電效率, 幅度甚至可以達到17%以上. 所謂空氣汙染中的顆粒物, 用通俗一點的話來說, 就是霧霾. 根據研究, 霧霾的存在不但會阻礙太陽輻射光線, 而且還會對太陽能光線進行吸收和散射, 這會使得光伏組件接收輻射強度大大降低, 從而帶來發電損失.
根據測算, 在霧霾城市, 光伏電站的發電量明顯偏低. 而且在霧霾嚴重的時候, 光伏電站甚至無法發電!
二, 質量因素
環境因素是難以通過人力來進行改變的, 一個III類資源區的光伏電站比I類資源區的電站發電量少是情有可原的. 但是從矽料到組件, 再從組件到電站, 除了環境因素, 決定光伏電站發電量的最大因素就是質量問題了.
1, 光伏組件質量
作為光伏電站的核心部件, 光伏組件的質量對電站的發電量起著決定性的作用. 光伏組件的質量問題最終都要與使用壽命及效率掛鈎. 首先, 光伏組件的光電轉換效率代表著組件的發電能力, 所以組件的效率越高, 電站的發電量就會越高. 除了效率之外, 光伏組件的質量更多的體現在抗衰減, 抗老化等各方面. 劣質的光伏組件容易出現隱裂, 背板老化等問題, 一旦出現這種問題, 光伏組件的效率就會大幅下降, 從而導致電站的發電量低下.
光伏組件從剛生產出來到實際運用會有明顯的功率下降的現象, 這是由於電池片的光致衰減所致. 光伏組件一般會經曆兩個階段的衰減, 一個是初始光致衰減, 一個是老化衰減. 初始光致衰減即組件功率在剛開始使用時發生大幅度下降, 隨後趨於穩定的現象. 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減弱這一效應. 老化衰減便是指光伏組件在長期使用過程中出現的功率衰減, 這一衰減過程的速度一般非常緩慢, 主要原因在於電池片光電轉換效率的緩慢衰減, 但也與封裝材料的質量有很大關係, 如背板發生老化, 黃變等問題, 都會導致組件的輸出功率大幅受損.
所以綜合而言, 組件的質量第一看效率, 第二看衰減. 那效率多少才算合格? 衰減多少才算正常呢? 根據國家能源局, 工信部以及國家認監委在今年發布的《關於提高主要光伏產品技術指標並加強監管工作的通知》, 自2018年1月1日起, 多晶矽電池組件和單晶矽電池組件的光電轉換效率市場准入門檻分別提高至16%和16.8%. 要求多晶組件一年內衰減率不高於2.5%, 後續年內衰減率不高於0.7%; 單晶組件一年內衰減率不高於3%, 後續年內衰減率不高於0.7%.
而這隻是准入門檻而已, 如何才算是優秀? 由於領跑者計劃的特殊性, 領跑者項目各方面都需要在行業中起到 '領跑' 的作用, 對於組件的要求也不例外. 所以如果用於非領跑者項目的光伏組件能夠接近或者達到領跑者項目的相關標準, 那該光伏組件應該算是業內比較優質的組件了. 根據國家能源局發布的《關於推進光伏發電 '領跑者' 計劃實施和2017年領跑基地建設有關要求的通知》, 應用領跑者基地採用的多晶矽電池組件和單晶矽電池組件的光電轉換效率應分別達到17%和17.8%以上, 技術領跑基地採用的多晶矽電池組件和單晶矽電池組件的光電轉換效率應分別達到18%和18.9%以上. 衰減率指標要求與上述相同.
2, 光伏逆變器質量
如果將每一塊光伏組件比作小兵, 那統籌所有光伏組件發電的光伏逆變器就是將軍. 作為整個光伏電站的 '大腦' , 傳統的光伏逆變器功能是將光伏組件所發出的直流電轉變成可接入負載或者電網的交流電, 並具備最大功率追蹤MPPT, 孤島效應的檢測及控制等關鍵功能. 但是隨著技術的發展, 光伏逆變器的功能越來越趨於多樣化, 如今的光伏逆變器增加了低 (零) 電壓穿越, SVG無功補償, 防PID, 逆變器儲能等功能. 並且在保證光伏系統的安全性方面, 逆變器還整合了漏電流保護, 直流分量保護, 絕緣阻抗檢測保護, 防雷保護等多項功能. 現在的光伏逆變器已經成為了智能光伏系統解決方案的關鍵器件, 結合智能光伏逆變器與大數據等手段, 現在的智能光伏系統解決方案不但能夠對光伏電站的即時發電狀態進行監控, 而且還能對電站可能出現的問題及時預警, 並通過數據分析, 智能調配等技術提高光伏電站的發電量. 另外, 目前光伏逆變器與儲能技術的結合也是一大熱點, 光伏逆變器與儲能技術的結合可以在波穀時吸收電能, 波峰時釋放電能, 起到削峰填穀的作用.
所以光伏逆變器的質量對於光伏電站發電量的影響不言而喻, 相同條件的兩個光伏電站, 會因為使用了不同的逆變器而在發電量上有所差距. 目前國內的光伏逆變器產業發展已十分成熟, 市場上的光伏逆變器也開始向智能化, 功能多樣化發展. 在各項功能及效率等參數方面, 各類型的逆變器各有優勢, 關鍵在於能否根據光伏電站的特點進行對接, 並完美契合光伏系統.
對於逆變器的選擇來說, 第一要看安全性, 第二要看穩定性. 就安全性來說, 對於光伏電站的漏電保護, 防雷保護等方面的性能要好; 從穩定性上來說, 逆變器不但要保證光伏電站向外的穩定輸出, 而且在光伏電站長達25年的壽命之上, 對於光伏逆變器的功能持久性以及穩定性有更高的要求.
其餘如支架, 匯流箱, 配電櫃, 電纜等配件也都是光伏電站中必不可缺的組成部分, 支架的質量如果不好, 電站容易在惡劣的天氣中 (大風, 暴雨等) 受到損害. 匯流箱, 配電櫃, 電纜等配件的質量如果不好, 電站就容易出現各種小問題. 目前來看, 質量問題是光伏電站發電量低下的主要原因之一, 全國各地區的戶用光伏市場剛剛興起, 市場標準與監管嚴重缺失, 導致劣質產品流入市場, 使得電站的發電量不盡如人意. 對此, 各地方政府應該加強監管力度, 完善標準與規範, 讓老百姓能夠裝上質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到後期運維, 其最終的發電量都會受到人為因素的影響. 比如對於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, 對電站的安全性, 後期的運維等都會造成困擾. 選址完成之後, 光伏電站的設計, 採購和施工建設等因素將直接影響光伏電站的整體質量. 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; 比如需要根據實際情況完善組件的串並聯設計, 以及避免前後組件的遮擋等. 這些是電站在建設過程中需要注意的問題, 如果是一個不夠專業的團隊, 在電站安裝過程中沒有進行科學的配備和合理的設計, 那光伏電站的各部件質量再好, 也無法具備高發電量.
以上是建設過程中應注意的因素, 而建設完成之後, 光伏電站開始併網發電, 那影響光伏電站發電量的將主要是後期運維. 在電站25年的發電曆程中, 良好的運維管理是發電量的保障. 如果沒有良好的運維管理, 那光伏電站的設備故障將難以及時發現並得到解決. 目前的智能光伏系統都具備故障檢測的功能, 如果光伏電站發生異常, 便及時預警, 提醒運維人員解決問題, 這樣就能有效降低損失, 提升電站發電量.
此外, 灰塵等遮擋會影響組件的發電效率, 降低系統的發電量. 所以光伏電站需要進行不定期的清洗. 而對於戶用光伏來說, 由於很多老百姓不懂光伏電站的運行原理, 經常將光伏電板當做了一個曬東西的架子, 被子, 鞋子, 甚至是蘿蔔乾, 辣椒等, 都放到了光伏電池板上面. 這些行為會對組件形成遮擋, 阻礙組件散熱, 從而引起組件輸出功率下降, 甚至會使得組件出現熱斑效應. 而嚴重的熱斑效應將會永久性破壞組件的性能, 甚至燒毀組件.
