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可再生能源学会光伏专委会吕芳:未来有可能出现新的领跑者规范

发表于:2016-08-18 00:08:59 来源:光能杂志
我们致力于为用户提供安全、经济、可靠的能源和服务,促进人类绿色环保能源使用比例的持续提升。我们严格遵守企业所在国规定的排放方式和排放标准,坚持采用先进的、环保的技术工艺,实现零污染、零排放,实现企业与环境的和谐发展。

我的办公室放着一块煤,从大同领跑者煤矿的侏罗纪煤层地下120米处拿出来的,是大同发改委的一位领导带着我下去的,那位领导年级不小了,上下煤矿很辛苦。一个朋友问怎么让你下矿井,矿井是千万不让女人下的,我开玩笑说:“搞了光伏,就没人把你当女人了。”(口述:吕芳 整理:光能杂志)

领跑者背景

领跑者基地诞生的背景是:西部限电、分布式发展缓慢,能源局希望将光伏往更健康的方向引导。大同光照一类区仅次于青藏高原,而且有工业负荷,在采煤区有一些地方电网,供工业负荷用消纳条件非常好,建成之后可以当地就近消纳。

此外大同也有土地条件,沉陷区已经不适合人居住可以拿来做光伏。并且大同市也积极谋求“黑转绿”从煤炭等资源型经济转型为低碳环保的绿色经济。

沉陷区

大同煤矿经过几十年的开采,地下水层被破坏,形成沉陷区。一般人的概念脚踩下去是坑,实际并非如此。

大同现在是相对沉陷,几十年沉陷了几公分,人感觉不到,但这个地方不能做建筑,不能盖房子也不能种地,地下已经掏空,含水层被破坏,土地养不住水,所以作物也长不了。放任不管的话,会沙化,政府之前还要花钱治理运维。

所以发展光伏,天时地利人和。

正在路上的电站系统效率

对于系统效率、性能评估和光伏电站的实际发电量,王斯成老师对这个一直很感兴趣,希望通过对现场调研测试做出来,这个研究在国际也是空白。2014年,国际标准体系中,这个主题也是“正在进展”中,对于一个光伏应用大国而言,我们有着责任,领先国际一步。王斯成说:“我需要数据。”

为此王斯成走访了很多光伏电站,接待都很热情,但没有一家能提供实际完整的发电数据。

最终,经过不懈的努力,2014年,我们敲开五家企业大门,并做了一系列测评。

为推动我国光伏产业的健康发展,合理评价并网光伏发电系统的质量,为光伏电站的股权融资、产权交易、质量担保提供依据,在大量调研和实地检测的基础上,由中科院电工研究所、中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心、中国质量认证中心等单位共同起草的《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》,后来经由中国质量认证中心提交国家认监委科技与标准管理部,通过备案核准,成为了行业规范。

《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》针对抽样原则、实时参数监测、现场检测、质量检查、性能评估等方法等作出了详细规定,为国内甚至国际首个详细的可操作性强的光伏电站后评估技术规范。其中光伏电站质量检查主要包括组件、逆变器、电缆、汇流箱、防雷接地、电站围栏等方面,在电站性能测试方面,主要测试内容包括红外、系统污渍和灰尘遮挡损失、组件串并联损失、组件MPPT偏离损失、阵列温升损失、EL检测、直流线损、遮挡损失、交流线损、逆变器效率、变压器效率、电能质量测试、光伏方阵绝缘性、接地连续性、防孤岛、低电压穿越等共18项。

这个技术规范总共进行了9轮修改,得到了业内的关注,同仁们对此提出了很多很好的完善意见,并引发了近两年来对于电站“提质增效”的热议。

我经常形象的比喻这个电站性能检测,它就像是一个人的全面体检和健康报告,通过体检,能识别出当下的健康状况和未来可能出现的隐患,接来下就可以对症下药了。而关于测试方法、测试设备、测试流程、评判指标,这都是必需的诊断依据,现在回头看来,这个工作是从无到有,但也不可能一步到位,我们意识到必须在实践中一边使用一边完善。

比如,在那年的测评中我们就发现,光伏电站的系统能效下降、故障原因往往与光伏组件的关键部件(包括电池片、接线盒、封装玻璃、背板)的质量劣化与失效行为密切相关。高温环境、温度变化、水汽渗透、紫外辐射是影响光伏组件耐久性并且引起电站故障频发的关键因素。这也是后来我在2015年发起的另一公益活动“寻找中国最美光伏组件”的缘起和动力。

我们行程逾3万公里,寻遍不同资源气候区10个省市,找回了35片现场实地使用超过20年的老组件,一方面是要建立中国的老组件博物馆,另一方面是希望能分析其失效机理。而在未来,将针对已并网运行的光伏电站的光伏组件为研究对象,开展组件长期运行的故障诊断现场测试方法研究,并结合电站能效比(PR)的变化特性,研究组件失效特征与电站能效比的关联特性,现场故障诊断测试方法,正在行进之中;再如,研究晶体硅光伏组件在特定气候环境及安装方式下的衰减轨迹模型,采用实验室检测与电站现场测试结合的方法研究组件的机械应力特性、电性能参数的线性或非线性衰减趋势,亦在行进之中……

新的领跑者标准:更关注新产品、新指标、新领域

光伏“领跑者”计划是一项评价指标体系动态调整、不断丰富和完善的技术提升和质量提升的“双提升”计划,将不断引领我国光伏产业技术创新和提质增效。这其中,技术标准将对光伏领跑者计划的顺利实施起到重要的支持和保障作用。

我个人认为,新的光伏“领跑者”技术标准会围绕三个方向:新产品、新指标、新领域。

新产品方面:我所指的新产品是指有可能规模化应用的新产品,比如双玻光伏组件。回到去年三部委的194号文,对于双玻组件的评价指标实际上也留了一个口子,是急需补充完善的。在新公布的济宁和两淮领跑者示范基地项目技术方案草案中,水面应用形式的项目比例非常高。

其次双玻光伏组件也被广泛应用在光伏扶贫农业大棚中。无论是政策导向还是行业需求都在不断催生双玻光伏组件的技术标准诞生。中国质量认证中心联合行业资源编制了《地面用双玻光伏组件性能评价技术规范》,技术规范涵盖了双玻光伏组件的效率指标要求和特定环境下的补充测试要求,对双玻光伏组件的选型提供了重要技术参考。这个技术规范大家最近可以关注一下!

新指标方面:我们知道194号文件给出了效率指标的单一评价要求,我认为194号文是个纲领性文件,我们应该领会其内涵,要发挥我们标准、检测认证、研究等机构的力量,来构建更完整、更严格、更科学的评价体系。

去年CQC作为先行者主导实施的“领跑者”认证计划已经丰富了领跑者先进指标产品的评价要求,其认证计划覆盖了光伏组件、光伏电气设备和关键辅材光伏背板等产品;在评价指标体系方面,针对产品的效率、环境适应性及耐久性关键技术指标初步构建了“领跑者”先进技术指标评价体系。我在和CQC相关负责人沟通时了解到,“领跑者”认证计划会与时俱进,在实施过程中还会不断增加新的评价对象、新的元素以满足行业发展需求。

前几天我去天津拜访看望于培诺先生,老爷子这些年一直笔耕不辍,坚持研究光伏质量问题,他提出能量效率或是能量可利用率和能量密度的概念以及思考,这是IEC61724系列标准草案提出的新概念。这里面很重要的一个观点是看电站好不好不是看某一时刻,要看一段时间,一年之内甚至全寿命周期的整体表现,这就涉及衰减率和发电量的问题,因为企业的收益只与发电量挂钩。

领跑者计划一开始的指标和电站测评指标按照瞬时功率规定的标准线,现在已经意识到还不够完善,新的领跑者指标会考虑年衰减、发电量这样的能量概念。新指标如何设定?需要户外实证,填补在不同应用环境下户外实际发电能力和功率衰减评价方面的空白和不足。国际机构NREL、Fraunhofer是较早开展户外实证技术研究的,我们国内相关机构也非常重视这个方向。

我记得十多年前,电工所许洪华研究员就一直在呼吁中国要建立自己的户外实证系统进行各种组件、各种安装方式的长期比对。国家科技部863“大型光伏电站集成示范及装备研制”课题中,他作为项目负责人,在青海省海南州共和县,布局了基于百兆瓦的光伏部件和系统测试实证基地;再比如山西领跑者项目中也有50MW用于实证,包含当地环境下各种组件、系统和并网实验对比,并以此建立起山西光伏大数据中心平台;另外,还值得关注的就是最近国家能源局批复中国质量认证中心的“国家太阳能、风能发电系统实证技术重点实验室”。

GB/T 4797.1-2005对我国气候划分为湿热、亚湿热、暖温、干热、寒温I、寒温II、寒冷等七种气候,该实验室将在海南、广州、上海、海拉尔、吐鲁番、拉萨、西宁建六个典型气候户外实证点,用以长期监测光伏组件、背板、支架、逆变器等产品的耐候特性、户外发电能力和功率衰减等指标。

随着将来光伏“领跑者”基地走向全国,不同的气候类型、应用方式、设计路线等等诸多差异会给系统级评价和发电量预测带来更大难度,光伏测试和户外实证研究的分区精准探索就十分必要了;气候修正的适用于不同地域的精细化行业规范和全中国地域范围光伏产品实际发电量的比对系统,也将对于未来用户采购产品更具有指导意义。

新领域方面:我认为国家的光伏“领跑者”计划最终会关注于系统评价,这可能也就是“领跑者”技术标准的新领域。光伏系统涉及设计、施工、验收、运维各生命周期,还是做个比喻,从设计阶段开始,如同孕育生命的基因一样,这甚至决定了生命的必然性;除此以外,还包含了物理空间中庞杂的设备,其次还要追溯时域空间不同阶段的质量信息。

当前国际电工委员会IECRE正在推进光伏系统认证的工作。其次,光伏项目如何像产品一样具有市场流通属性,打通金融机构也是必要工作,光伏系统风险评级标准也将应运而生。简而言之,要成为光伏系统的“领跑者”,在光伏系统安全和性能认证的基础上,就要对光伏系统进行更加全面的风险评级。最近,中国质量认证中心作为IECRE国内光伏工作组组长单位,联合光伏行业资源,围绕光伏项目风险因素、评级指标、分级区间等编制光伏电站认证及风险评级技术规范,我和王斯成老师也参与其中,这将为国内光伏电站的技术水平评定、项目估值、投融资、保险提供技术依据。

相关标签: 吕芳 领跑者 沉陷区
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