警惕光伏雙面發(fā)電組件在系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)“陷阱”

　　截至目前，除德令哈、格爾木因政策原因暫停項目外，第三批10個應(yīng)用領(lǐng)跑者基地中8個領(lǐng)跑者項目均已公示中標結(jié)果，從技術(shù)選型的角度來說，雙面組件技術(shù)成為申報企業(yè)乃至中標企業(yè)的首選。據(jù)光伏頭條統(tǒng)計，在8大光伏應(yīng)用領(lǐng)跑者基地中標企業(yè)、38個項目招標中，共計54次申報雙面技術(shù)。

　　為此，光伏頭條特約行業(yè)權(quán)威專家北京鑒衡認證中心副主任紀振雙對雙面技術(shù)以及雙面技術(shù)應(yīng)用于領(lǐng)跑者項目的相關(guān)問題做了解讀，期寄行業(yè)在火熱之境下能夠理性發(fā)展。

　　個人基本觀點：

　　◆ 雙面發(fā)電，前景看好。

　　◆ 不考慮新的技術(shù)疊加，雙面發(fā)電組件的制造技術(shù)已相對成熟。制造端需要解決的是：組件功能和物理特性對雙面發(fā)電的改進或適應(yīng)性調(diào)整；組件IV測量和最大功率標定方法的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

　　◆ 雙面發(fā)電需要重點解決的是系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用方面的問題。

　　適當條件下，雙面發(fā)電可以大幅提升發(fā)電量，并降低光伏發(fā)電的度電成本已是不爭的事實。大同領(lǐng)跑基地某50MW項目首次大規(guī)模地應(yīng)用了英利生產(chǎn)的光伏雙面發(fā)電組件，鑒衡對其應(yīng)用效果進行了跟蹤驗證，與相鄰、可比條件下單面發(fā)電電站相比，雙面發(fā)電的增益率在14%以上。

　　第三批光伏領(lǐng)跑者基地招標工作啟動后，雙面發(fā)電再次引起爭議。爭議的焦點在于如何確定雙面發(fā)電的功率或效率增益水平及如何保證競爭的公平性，有些已超出技術(shù)范疇。從有利于整個行業(yè)發(fā)展，特別是盡早實現(xiàn)平價上網(wǎng)的角度，對此類方向性的產(chǎn)品或技術(shù)，業(yè)內(nèi)更應(yīng)關(guān)心和討論的是如何讓雙面發(fā)電揚長避短，發(fā)揮其應(yīng)有的效能。

　　對雙面發(fā)電組件，產(chǎn)品制造技術(shù)已相對成熟，需要重點解決或改進的是系統(tǒng)應(yīng)用方面的問題，宜把著眼點放在應(yīng)用端，包括系統(tǒng)設(shè)計及針對雙面發(fā)電的特點對組件功能和特理特性的適應(yīng)性調(diào)整或改進。以下例舉幾點雙面發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計過程需要考慮和注意的問題，供業(yè)內(nèi)參考。

　　一、根據(jù)現(xiàn)地條件和標準要求，合理確定系統(tǒng)設(shè)備及其部件的耐流能力，以及組件和逆變器的容量配比，在確保安全的前提下，實現(xiàn)雙面發(fā)電增益水平的最佳化。

　　當下，業(yè)內(nèi)討論最多的是雙面發(fā)電的增益率及組件和逆變器的容量配比，從安全和可靠性角度，還應(yīng)考慮雙面發(fā)電組件IV特性變化及波動程度增加所導致的系統(tǒng)設(shè)計方面的調(diào)整。以圖1為例，依據(jù)IEC62548的要求，系統(tǒng)中所有設(shè)備和部件的耐流（含過流保護）等級不能低于1.25*Isc—array（注：依據(jù)IEC62548，一個跟蹤模塊視為一個獨方方陣，Isc—array為方陣短路電流）。依據(jù)上述要求，從系統(tǒng)設(shè)計角度，最應(yīng)該討論和確定的是組件短路電流（Isc）的測試條件和方法。

　　目前，對雙面發(fā)電，在設(shè)計依據(jù)不夠充分的情況下，針對選定的站址，使用前，宜做些短期、實際或模擬環(huán)境下的實證性測試，并將測試結(jié)果作為系統(tǒng)設(shè)計的參考依據(jù)。

　　涉及組件和逆變器的容量配比，已是一個老生常談的問題，想提醒的一點是：不宜簡單粗暴地按太陽能資源區(qū)給定一個值，需要根據(jù)現(xiàn)地條件下輻照度的概率分布及背面受光條件，權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面的影響因素，合理地確定組件和逆變器的容量配比。

　　二、多措并舉，提高組件在運行條件下的性能一致性，最大限度地減少組件最大功率的失配損失。

　　圖2為根據(jù)100多個電站的檢測結(jié)果，給出的各類效率損失對比結(jié)果。在圖中所示的各類效率影響因素中，占比、可控程度、提升潛力均較大的為失配和遮擋損失?？梢钥隙ǖ氖牵p面發(fā)電的失配和遮擋損失會更大。

　　大的方面，組件最大功率的失配損失包括串聯(lián)失配損失和并聯(lián)失配損失，與單面發(fā)電相比，雙面發(fā)電需要特別注意的是串聯(lián)失配損失。圖3為組件最大功率串聯(lián)失配損失示意圖。從圖中可以看顧出，串聯(lián)失配損失的大小取決于組件IV的一致性。組件IV一致性受兩方面因素的影響，一是組件本身的性能一致性；二是運行環(huán)境的差異程度。對雙面發(fā)電，組件雙面受光和發(fā)電，性能一致性的影響因素存在疊加效應(yīng)，失配損失會加大，電池串和組件被旁路的風險也在加大。

　　從控制角度，為減小雙面發(fā)電的失配損失，需要注意解決以下兩方面的問題：

　　進一步提高背面發(fā)電性能的一致性。目前，由于背面功率帶有一定的配送性質(zhì)，出于成本考慮，組件企業(yè)對組件背面性能一致性的關(guān)注度不夠，性能偏差較大。根據(jù)鑒衡的監(jiān)測結(jié)果，有的生產(chǎn)企業(yè)組件背面功率的最大偏差在10%以上。背面功率或IV差異過大，可能會得不償失，需要引起注意。

　　目前，不同來源的雙面發(fā)電實證結(jié)果的離散度較大，究其原因，與站址條件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異有很大關(guān)系。對特定站址，要根據(jù)站址的地面和環(huán)境條件，宜用則用；另外，要合理確定組件的支撐和連線結(jié)構(gòu)，避免設(shè)計不合理所帶來的附加失配損失。

　　三、注意有利于雷電防護的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　圖4為IEC標準中推薦的組件間連線方法，總的原則是盡量減小正、負極間的回路面積。

　　已建電站這方面的關(guān)注度不夠，隨意性較強。雙面發(fā)電組件大多采用無邊框結(jié)構(gòu)，在電站結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要考慮雷電的接閃；另外，雙面發(fā)電的電流密度和磁感強度增加，更應(yīng)注意系統(tǒng)的防雷設(shè)計，特別是如何使線路的回路面積更小。

　　以上僅為雙面發(fā)電需要注意問題的例舉，不限于此。（文/紀振雙　作者系北京鑒衡認證中心副主任）