光伏電站之物料成本與投資回報風(fēng)險關(guān)系

2014年中國大陸光伏電站裝機(jī)量可達(dá)10-12GW，占全球1/4。11月起，中國大陸光伏電站進(jìn)入動工高峰，然而，已完工的光伏電站出現(xiàn)了大規(guī)模品質(zhì)問題。大型地面電站的組件衰減和蝸牛紋大規(guī)模爆發(fā)等問題正是其例。筆者對青海、西藏、張家口部分電站的業(yè)主方進(jìn)行調(diào)研與談訪，發(fā)現(xiàn)部分電站采用的知名品牌組件，只要1-2年就會發(fā)生嚴(yán)重的組件衰減，蝸牛紋更是大面積爆發(fā)。這與所采用的組件、密封塑膠料品質(zhì)關(guān)系密切，且會影響投資回報率。 　　北京鑒衡認(rèn)證中心相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，目前光伏電站的問題主要集中在設(shè)備品質(zhì)、電站設(shè)計、電站施工和電站運維等方面。通過對425個電站的測試發(fā)現(xiàn)，光伏組件最主要的品質(zhì)問題為：熱斑、隱裂和功率衰減。以功率衰減為例，該中心去年現(xiàn)場測試了11個運作一年左右的大型地面電站，在考慮設(shè)備不確定度后發(fā)現(xiàn)，有50%左右的組件發(fā)生5%～10%的衰減，30%左右的組件功率衰減超過10%，8%的組件衰減已經(jīng)超過20%。這意味著，組件企業(yè)普遍承諾25年衰減20%的品質(zhì)保證，部分產(chǎn)品在運作一年后就已接近、甚至超越了保證底線。 　　中國光伏行業(yè)前兩年投資過快，再加上投資門檻較低，導(dǎo)致產(chǎn)能爆發(fā)，劣幣驅(qū)逐良幣。很多電站開發(fā)商不懂組件技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)，單純?yōu)榱俗非笸顿Y收益而使用大量價格便宜、品質(zhì)低下的組件。根據(jù)對中國國內(nèi)電站的審查，衰減控制較優(yōu)的電站，每年組件發(fā)電量的衰減可以控制在0.1%左右；而一些未經(jīng)檢驗的組件產(chǎn)品，衰減竟超過60%。太陽能光伏組件中的塑膠件，包含：接線盒、封邊硅膠、背板和EVA膠膜，是其品質(zhì)的弱點，EVA膠膜又是最為薄弱的部分。EVA膠膜使用EVA樹脂和添加劑通過加熱擠壓成型，由于EVA樹脂本身容易水解而產(chǎn)生醋酸，醋酸正是組件功率衰減問題的重要原因之一。 　　醋酸可以和玻璃中的鈉鹽反應(yīng)引起鈉離子遷移導(dǎo)致組件功率衰減（PID衰減），也可以誘導(dǎo)柵線中的銀產(chǎn)生氧化反應(yīng)而出現(xiàn)蝸牛紋現(xiàn)象。日本Chemitox將電池片浸泡在一定濃度的稀醋酸溶液中，觀察銀柵線的變化，證明了醋酸會逐步腐蝕電池片表面的銀柵線，使其變窄。 　　通過實驗?zāi)M惡劣的自然環(huán)境，在攝氏85度、濕度85%和外加電壓1000V下老化96小時，發(fā)現(xiàn)使用低價EVA膠膜的光伏組件均有20%-60%的衰減。這意味中國大陸生產(chǎn)的組件在電站環(huán)境不理想的狀態(tài)下，可能10年內(nèi)就會發(fā)生大規(guī)模的電量衰退。然而，即使光伏組件能通過96小時或者192小時衰減測試，是否能保證25年的壽命也還是未知數(shù)。一些日夜溫差大、或靠近水域的光伏電站更是危機(jī)重重；這些場地由于價格低或缺乏特定用途，往往容易被選為光伏發(fā)電站設(shè)址之處。 　　隨著光伏組件技術(shù)的發(fā)展，不少國家都對組件抗衰減性能提出越來越嚴(yán)格的要求。比如PVEL 曾經(jīng)提出光伏組件需要通過600小時的抗PID老化測試，而日本Chemitox則要求組件表面在保留水膜的情況下測試抗PID衰減性能。 　　對于光伏組件的蝸牛紋問題，目前還沒有非常標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，多是將電池片做成隱裂狀態(tài)后拼成組件，交替進(jìn)行濕熱老化和暴曬測試。一些EVA膠膜廠商把蝸牛紋歸咎為使用EVA回收料的緣故，并以不使用EVA回料來承諾品質(zhì)，但這其實是未徹底了解EVA樹脂的性能和組件結(jié)構(gòu)所做出的盲目保證。塑膠多次加工會帶來自然水解，但在EVA膠膜的生產(chǎn)中，極少有反復(fù)多次加工EVA樹脂的可能性。蝸牛紋和電池片的品質(zhì)、背板的透水性、EVA膠膜的配方以及加工技術(shù)、組件設(shè)計等方面均有關(guān)系。對EVA膠膜而言，要做到抗蝸牛紋，更重要的提高其抗水解性。 　　目前使用光伏組件功率抗衰減方案的組件，在85攝氏度85%濕度和1000V的96小時的老化后，能維持5%以內(nèi)的功率衰減；而使用海優(yōu)威新材料股份公司的抗PID衰減EVA膠膜的組件，在國內(nèi)外多家知名組件廠的試驗中衰減不到2%。在日本Chemitox的水膜抗衰減測試中，抗PID衰減EVA膠膜更是中國國內(nèi)組件廠通過測試的重要保證。海優(yōu)威的EVA膠膜能夠在嚴(yán)酷的自然環(huán)境中保障光伏組件有更長的壽命。 　　若以25年的電站使用年限來計算，功率衰減0.8%和衰減5%的光伏組件，投資回報率相差9.4%。而現(xiàn)在最好的EVA材料和最差的EVA材料，每瓦成本只相差0.03元人民幣，只要發(fā)電3天的收益就可打平。根據(jù)英國Wind&Sun公司2.6KW電站（英國第一個分布式電站）和海南尖峰嶺電站的調(diào)查研究，電站衰減主要是EVA黃變和閃電紋引發(fā)的熱斑導(dǎo)致，如果采用高品質(zhì)EVA，組件壽命或可超過25年。CPTV的技術(shù)工程師張雪認(rèn)為：常見的電站業(yè)主投資認(rèn)為電站組件成本越低越好，但這樣的觀念沒有考慮組件25年的壽命與電站的投資回報率。電站投資方更應(yīng)該關(guān)注組件品質(zhì)，而封裝材料，特別是EVA材料，對組件品質(zhì)影響甚大。因采用低品質(zhì)EVA而導(dǎo)致電站大規(guī)模爆發(fā)閃電紋和功率衰減的情況，隨著中國大陸裝機(jī)量增長而越來越明顯。業(yè)主投資光伏電站，對EVA材料的選擇也需慎之又慎。 　　筆者認(rèn)為，盡管低品質(zhì)組件減少了每瓦的裝機(jī)成本，卻也大幅度減少了電站的使用年限，導(dǎo)致電站未達(dá)到使用壽命就發(fā)生衰減，甚至提前電站報廢。電站的投資商應(yīng)該忽略每瓦的建造成本，進(jìn)而關(guān)注度電成本，改采品質(zhì)更優(yōu)良的材料。