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光伏组件在不同气候环境下竟产生“惊人变化”

发表于:2016-04-19 09:07:39 来源:光伏盒子

2015年,中国太阳能光伏发电累计并网容量达到4158万千瓦,超越德国成为世界光伏第一应用大国。幅员辽阔的中国成为理想的光伏电站建设地,但中国气候类型多样,包括大面积的严苛气候类型如荒漠、高原和热带等,这些地区不同的气候条件对光伏电站的建设及发电系统形成很大挑战。

组件是光伏发电系统重要的组成设备之一,其质量决定电站的长期发电量。现阶段,人们主要通过实验室检测来了解组件和材料的性能,但测试设备难以模拟户外各种复杂气候条件以提出更恰当的检测标准。在诸多不足的背景下,最具代表性和参考意义的性能数据只能通过检测光伏组件在户外使用下的实际性能获得。

从实验室到户外,从理论分析到规模应用

2011年,杜邦光伏解决方案启动了一项全球性的户外光伏组件研究项目,涵盖不同地区及气候范围,重点研究组件可靠性及其它影响组件完整性的问题。2011-2014年,该研究共涵盖全球60多个光伏发电装置,项目规模从1kW至20MW,累计规模达200MW以上。

所有研究组件中41%存在外观失效,详细失效分类可见图1。其中,24%的失效来自于电池,包括热斑(通过红外成像仪识别)、连接处的烧痕和裂痕(通过蜗牛纹识别)。背板失效比占到9%,是组件除电池以外失效比例最高的部件。背板作为保护层,其耐久性不足导致的电池性能降低和功率衰减增加则会直接损害投资收益。同时,背板关系到组件的绝缘和耐久性,因此掌握组件在国内各类型气候下运行和材料失效情况,将最大程度地降低组件在不同恶劣环境下所带来的发电损失。

图1零部件外观失效比例

实验室检测主要侧重对太阳能组件材料的化学和物理变化的分析,而户外电站检测主要侧重视觉失效统计。随着太阳能产业的重心从“设计制造”阶段转移至系统的运营和维护,功率输出、安全性能和外观失效日益成为决定光伏系统价值的关键性标识。根据研究显示,所有确认的失效都涉及到光伏组件四大主要零部件中的一个或多个:前板、封装材料、电池/连接电路和背板(见表1)。

表1:光伏组件各个零部件的外观失效分类说明

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