本期专题分运维、质量和商业模式三个方面,希望能够从几个角度去阐述“光伏”这颗能源界冉冉升起的明珠何以仍然“蒙尘”,并结合业界出现的一些解决方案和实例,向投资者解释光伏并非洪水猛兽。本文得到了中山大学、木联能软件、发改委国合中心、中国人保、重庆太初新能源等国内权威研究机构和领军企业的支持,特此致谢。
第一部分:运维与质量篇
正如所有的产品一样,光伏电站在长达25年的寿命周期中,组件效率、电器元件性能会逐步降低,发电量随之逐年递减,除去这些自然老化的因素之外,还有组件、逆变器质量问题,线路布局、灰尘、串并联损失、线缆损失等多种因素。
在一份较为常见的光伏电站财务模型中,系统发电量三年递减约5%,20年后发电量递减到80%。投资电站,如同保险、理财业务一般,需要是个精算行业,但一份鉴衡出具的报告显示:“通过对425个电站的测试,发现光伏组件主要存在热斑、隐裂和功率衰减等质量问题,像功率衰减,我们去年现场测试的11个大型地面电站运行一年期左右的组件中,在考虑了设备不确定度后发现,51%的组件衰减在5%-10%之间,其中约30%的组件功率衰减超过10%,8%的衰减超过20%。”北京鉴衡认证中心主任秦海岩表示,“我们曾对甘肃某10MW项目做过抽检,219块抽检组件,功率明显衰减的组件有127块,占抽样比例的58%。”这意味着厂商普遍承诺的25年衰减20%的质保在运行第一年就衰减严重或者已达到承诺底线。
出来“混”,迟早是要还的。之前中国的光伏市场混乱不堪,业主方一方面压低组件价格,另一方面也压着货款,组件厂商把劣质的组件留给国人,造成现在两难局面,到底是谁糊弄了谁?
据《光能》调查,2012-2013年间大量的B级甚至C级电池流入市场,组件的问题主要来自电池隐裂和劣质背板以及密封性能不达标的硅胶等几个方面。 这样的质量,什么样的精算能够算出来?我们还认为是银行和私募胆小怕事?
诚然,并不是所有电站都是如此,鉴衡所说的10MW项目只是特例,而且从目前地面光伏电站的规模越来越大的趋势来看,10MW如果不是几年前的电站就是小企业的投资行为。笔者也相信未来的电站质量随着业主方对质量和整体发电量的关注,电站质量会回归正轨。如果说组件质量问题是短期集中爆发的行为,相比之下,电站的监控、运维反而更是需要科学和持续的管理体系,才能保证电站在正常衰减外的平稳运行。
灰尘遮挡:机器人、清洗车和农妇之间的三国杀
在影响光伏电站整体发电能力的各种因素中,灰尘是第一大杀手,也是最容易通过运维解决的。
我们先来看一组水科院的数据:
灰尘对组件的影响有多大?每个国家均不相同。日本一家研究机构的数据显示:德国、日本环境较好地区,灰尘影响5%以下,而中、美、印三国尤其是中国大规模安装光伏电站地区灰尘对组件的影响会超过25%。在实际测量中,个别缺乏维护手段的电站,电站发电量损失竟然超过40%。
灰尘对光伏电站的影响主要有:通过遮蔽达到组件的光线,从而影响发电量;影响散热,从而影响转换效率;具备酸碱特性的灰尘沉积在组件表面,长时间侵蚀后板面粗糙不平,有利灰尘进一步积聚,同时增加了阳光漫反射。
组件表面灰尘主要有四种形态:松散型、点片形、沟渠条状和盐碱渍。未吸收水分与雨水的,形态平整、松散,粘着力小,便于清除;吸收水分后,有可能形成较坚硬外壳,较难清除甚至形成盐碱渍。
灰尘对光伏电站的在一天的各个时段也有所不同,下图是甘肃酒泉金塔一个电站一天发电情况的数据:
可以看出早晚发电量差别最大,中午最小,这是因为清洁后,组件的弱光响应能力大大增强,早晚光线较弱时能大幅度提高发电量;接近中午时,辐照度高,已经接近组件最大输出功率,提高的发电率低,但提高的发电量高。
实际上不止西北,北京以及天津河北等地污染严重,受雾霾困扰的同时,灰尘问题也十分严重。在《光能》走访的天津和河北的项目中,其中平铺的光伏组件两周如果不清洁一次,发电量将大大降低。