【揭秘】不同氣候環(huán)境下太陽能光伏的“驚人變化”

　　 2015年，中國太陽能光伏發(fā)電累計并網(wǎng)容量達到4158萬千瓦，超越德國成為世界光伏第一應(yīng)用大國。幅員遼闊的中國成為理想的光伏電站建設(shè)地，但中國氣候類型多樣，包括大面積的嚴苛氣候類型如荒漠、高原和熱帶等，這些地區(qū)不同的氣候條件對光伏電站的建設(shè)及發(fā)電系統(tǒng)形成很大挑戰(zhàn)。

　　組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)重要的組成設(shè)備之一，其質(zhì)量決定電站的長期發(fā)電量?，F(xiàn)階段，人們主要通過實驗室檢測來了解組件和材料的性能，但測試設(shè)備難以模擬戶外各種復(fù)雜氣候條件以提出更恰當(dāng)?shù)臋z測標(biāo)準(zhǔn)。在諸多不足的背景下，最具代表性和參考意義的性能數(shù)據(jù)只能通過檢測光伏組件在戶外使用下的實際性能獲得。

　　▼從實驗室到戶外，從理論分析到規(guī)模應(yīng)用

　　2011年，杜邦光伏解決方案啟動了一項全球性的戶外光伏組件研究項目，涵蓋不同地區(qū)及氣候范圍，重點研究組件可靠性及其它影響組件完整性的問題。2011-2014年，該研究共涵蓋全球60多個光伏發(fā)電裝置，項目規(guī)模從1kW至20MW，累計規(guī)模達200MW以上。

　　所有研究組件中41%存在外觀失效，詳細失效分類可見圖1。其中，24%的失效來自于電池，包括熱斑（通過紅外成像儀識別）、連接處的燒痕和裂痕（通過蝸牛紋識別）。背板失效比占到9%，是組件除電池以外失效比例最高的部件。背板作為保護層，其耐久性不足導(dǎo)致的電池性能降低和功率衰減增加則會直接損害投資收益。同時，背板關(guān)系到組件的絕緣和耐久性，因此掌握組件在國內(nèi)各類型氣候下運行和材料失效情況，將最大程度地降低組件在不同惡劣環(huán)境下所帶來的發(fā)電損失。

　　實驗室檢測主要側(cè)重對太陽能組件材料的化學(xué)和物理變化的分析，而戶外電站檢測主要側(cè)重視覺失效統(tǒng)計。隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的重心從“設(shè)計制造”階段轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)的運營和維護，功率輸出、安全性能和外觀失效日益成為決定光伏系統(tǒng)價值的關(guān)鍵性標(biāo)識。根據(jù)研究顯示，所有確認的失效都涉及到光伏組件四大主要零部件中的一個或多個：前板、封裝材料、電池/連接電路和背板(見表1)。

　　▼深入中國各地研究不同氣候地區(qū)，材料對組件效能的影響

　　為了對不同典型氣候類型和使用年限的組件做深入調(diào)查和研究，國內(nèi)光伏行業(yè)專家和杜邦公司專業(yè)技術(shù)人員走訪了12個省份，檢測了20多個光伏系統(tǒng)和電站、累計約210MW的光伏組件。研究發(fā)現(xiàn)，不同氣候地區(qū)光伏組件的衰減和材料老化有一定差異和規(guī)律，尤其對于擁有亞熱、熱帶和溫帶等不同氣候類型，及荒漠干旱、高原、沿海等多個地理特征的中國而言（如表2），其影響更加明顯。

　　表2 中國典型氣候地區(qū)及氣象數(shù)據(jù)舉例

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