從光伏發(fā)電系統(tǒng)生命周期做起 保護(hù)環(huán)境

　　在環(huán)境監(jiān)管日趨嚴(yán)格，環(huán)保理念日漸深入人心后，環(huán)境友好型的產(chǎn)品無(wú)疑更能獲得市場(chǎng)的追捧。2017年第一季度，國(guó)內(nèi)外幾大光伏組件背板材料生產(chǎn)商紛紛通過(guò)以技術(shù)創(chuàng)新、新品展示、戰(zhàn)略合作等方式解密各自在材料環(huán)保方面取得的成果，以“環(huán)境友好”為名義的組件背板材料爭(zhēng)奪暗戰(zhàn)在中國(guó)這個(gè)最大最具特色的光伏市場(chǎng)硝煙四起。

　　所謂外行看熱鬧，內(nèi)行看門(mén)道，究竟哪種背板材料更加對(duì)環(huán)境友好？蛋糕就那么大，孰優(yōu)孰劣市場(chǎng)會(huì)給出自己的選擇。

　　百家爭(zhēng)鳴的光伏背板市場(chǎng)

　　日前，美國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)GTM Research預(yù)測(cè)，2017年全球新增太陽(yáng)能裝機(jī)量將超85GW。如果以1GW需要600萬(wàn)平方米背板測(cè)算，今年約有100億元人民幣的市場(chǎng)規(guī)模，巨大的市場(chǎng)吸引了一大批企業(yè)“扎身其中”。

　　目前市場(chǎng)上主流光伏背板的技術(shù)路線包括復(fù)膜型與涂覆型，復(fù)膜型材料分為含氟和非氟背板，含氟背板以基于杜邦™ Tedlar® PVF薄膜為主流，其主要結(jié)構(gòu)為雙面Tedlar® PVF薄膜背板（即TPT，Tedlar®/PET/Tedlar®）；其它含氟背板還有基于PVDF膜和FEVE涂料。

　　非氟材料背板包括基于PET聚酯薄膜或PA聚酰胺（俗稱尼龍）的背板。其中PA背板典型結(jié)構(gòu)為三層PA聚酰胺或PA聚酰胺/PP聚丙烯/粘接層。

　　減少失效組件，將環(huán)保滲透到實(shí)際應(yīng)用中

　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前含氟背板占據(jù)70%以上市場(chǎng)份額，然而市占比背后，多重勢(shì)力在博弈。

　　由于業(yè)內(nèi)外對(duì)“平價(jià)上網(wǎng)”的呼聲日盛，光伏行業(yè)降本增效需求陡增，不少組件生產(chǎn)商開(kāi)始嘗試新的封裝材料，以進(jìn)一步降低成本，這也為新進(jìn)入者提供了機(jī)會(huì)。隨之而來(lái)的是大量未經(jīng)長(zhǎng)期戶外實(shí)際驗(yàn)證的原材料被引入光伏電站，這類新產(chǎn)品稱為環(huán)境保護(hù)而來(lái)，卻很有可能因可靠性問(wèn)題，在未來(lái)十年使光伏電站產(chǎn)生數(shù)量眾多的報(bào)廢組件。

　　背板是組成整個(gè)光伏組件里很小的一個(gè)部件。從能耗來(lái)看，氟膜只占整個(gè)組件生產(chǎn)過(guò)程不到1.5%的能耗。但背板失效卻有可能導(dǎo)致整個(gè)組件失效報(bào)廢，其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)大于背板本身對(duì)環(huán)境的影響。

　　“舉例來(lái)說(shuō)，只能使用10年的組件和能長(zhǎng)期使用超過(guò)30年的組件，對(duì)環(huán)境造成的影響有著顯著差別?？煽磕途玫谋嘲宀牧细鼙ＷC組件的使用壽命，減少組件提前失效帶來(lái)的廢棄物數(shù)量，更具有環(huán)境友好性。因此，討論環(huán)保議題的前提是保障組件的長(zhǎng)期可靠性。”一位背板生產(chǎn)商如是說(shuō)。

　　從2016年開(kāi)始，PA聚酰胺背板材料在全球范圍內(nèi)發(fā)生大面積開(kāi)裂問(wèn)題，包括歐洲、印度和中國(guó)，且這類背板的開(kāi)裂失效問(wèn)題正逐年遞增。比如中國(guó)西部的一個(gè)電站，組件安裝于2012年，2013年檢測(cè)時(shí)背板在顯微鏡下可見(jiàn)微裂紋，由于肉眼無(wú)法識(shí)別，在當(dāng)時(shí)并未引起重視，然而這些組件在后續(xù)幾年便出現(xiàn)了如功率顯著衰減、背板黃變和開(kāi)裂等嚴(yán)重失效情況，給電站投資回報(bào)帶來(lái)了嚴(yán)重影響。

　　優(yōu)質(zhì)材料有助于保障組件使用壽命 提升電站收益

　　中山大學(xué)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所曾對(duì)一批老組件進(jìn)行跟蹤回收，該研究所所長(zhǎng)沈輝教授表示，各行業(yè)應(yīng)制定產(chǎn)品回收利用和處置的機(jī)制，在我們調(diào)研回收光伏組件的課題項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)23年戶外使用，有些組件依然顯示很好的整體性能，衰減不大（約6%），甚至可以繼續(xù)使用，這與其早期使用好的封裝材料有很大關(guān)系。隨著現(xiàn)代制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及新材料性能的提升，我們相信組件預(yù)期壽命將得到有效的延長(zhǎng)。

　　對(duì)于衰減問(wèn)題，晶澳太陽(yáng)能副總裁曹博表示：“我們?cè)谌毡倦娬卷?xiàng)目上同樣使用10年的組件（單多晶都有），其中含氟背板的組件年度衰減0.9%，10年衰減9%，非氟的10年下來(lái)衰減了16%，這個(gè)衰減是非常大的，輔材選擇對(duì)組件衰減有重要影響。” 

　　從度電成本角度看，光伏系統(tǒng)運(yùn)行越久，電力成本就越低，可獲得更高投資回報(bào)。經(jīng)測(cè)算，一個(gè)只能運(yùn)行10年的光伏系統(tǒng)度電成本是一個(gè)能運(yùn)行25年的光伏系統(tǒng)成本的兩倍。

　　保障組件平穩(wěn)運(yùn)行25年以上的壽命使用周期，還是10年一換？基于對(duì)電站長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)電的訴求，國(guó)內(nèi)最早從五大電力公司開(kāi)始，在其電站設(shè)備招標(biāo)文件中，要求“采用Tedlar® TPT背板”。在他們看來(lái)，盡管每平方米的單位價(jià)格稍高，但權(quán)衡全壽命的輸出電力及電力衰減程度，使用經(jīng)受戶外25年考驗(yàn)的背板，長(zhǎng)期投資回報(bào)及穩(wěn)定性仍高于其它。誰(shuí)都不希望在電站運(yùn)行不到10年，又需面臨更換組件的窘?jīng)r，這無(wú)異于造成二次浪費(fèi)，加大環(huán)境污染，更增加運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本。

　　貼近生活，安全穩(wěn)定是基礎(chǔ)

　　2017年，被稱為分布式光伏發(fā)展“元年”，從某種意義上說(shuō)，分布式無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性（已能和火力發(fā)電電價(jià)基本持平），還是環(huán)境友好需求方面考量，都已勢(shì)不可擋。這將帶給光伏產(chǎn)業(yè)更大的發(fā)展空間，同時(shí)也將給參與其中的企業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

　　我們很欣喜地看到光伏產(chǎn)業(yè)開(kāi)始從單純制造業(yè)向能源電力輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)變，角色變化的背后承載著數(shù)十年的發(fā)電技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累，這些積累來(lái)自于更成熟的大型地面電站，從材料到設(shè)備選型，都經(jīng)歷了大浪淘沙的篩選過(guò)程。

　　就背板材料而言，其在保障組件發(fā)電量及使用年限方面扮演關(guān)鍵角色，它是組件與環(huán)境之間的電氣絕緣體。背板失效可能導(dǎo)致重大災(zāi)難、無(wú)預(yù)警電力衰減并危及安全。

　　“分布式光伏發(fā)電市場(chǎng)井噴在即，未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多的家庭電站，安全問(wèn)題需提上日程，事實(shí)上在一些容易發(fā)生火災(zāi)的地方，以氟膜為基礎(chǔ)的背板可以幫助減少安全隱患。”霍尼韋爾（Honeywell）技術(shù)人員此前向媒體表示：“好的背板保護(hù)電池片不受環(huán)境影響從而高效發(fā)電，并始終起到絕緣保護(hù)作用。當(dāng)然，這有個(gè)前提，即組件所采用的氟膜必須是質(zhì)量可靠的。”

　　從消費(fèi)者角度考慮，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求比較直觀，主要基于發(fā)電量與安全性能兩方面。據(jù)介紹，氟材料之所以被廣泛使用在光伏背板上，正是因?yàn)槠溟L(zhǎng)期穩(wěn)定的特性。使用超過(guò)25年實(shí)例認(rèn)證的產(chǎn)品將增加居民使用光伏發(fā)電系統(tǒng)的信心，有助于進(jìn)一步推動(dòng)分布式光伏發(fā)電在中國(guó)的發(fā)展進(jìn)程。

　　上海某分布式發(fā)電EPC公司負(fù)責(zé)人表示：“我們對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的選擇更加謹(jǐn)慎，組件使用材料是重要核實(shí)環(huán)節(jié)。不論是地面電站還是分布式電站，尤其居民發(fā)電系統(tǒng)，都不應(yīng)該成為未經(jīng)認(rèn)證新產(chǎn)品的試驗(yàn)場(chǎng)，即便是通過(guò)了測(cè)試也還需觀察其戶外使用情況，我們要對(duì)業(yè)主和用戶負(fù)責(zé)。”

　　盡管市場(chǎng)上通過(guò)國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試的背板產(chǎn)品不在少數(shù)，但有些背板在實(shí)際使用過(guò)程中還是出現(xiàn)了各種問(wèn)題。面對(duì)戶外環(huán)境實(shí)際情況，目前對(duì)背板有六個(gè)方面的測(cè)試需求：紫外、溫度、濕氣、環(huán)境腐蝕、電氣絕緣以及物理保護(hù)。除此以外，部分新進(jìn)入者為了體現(xiàn)新品的性能優(yōu)勢(shì)，推出各種單項(xiàng)測(cè)試、強(qiáng)化測(cè)試等，這對(duì)于組件在戶外受到的環(huán)境應(yīng)力是不一致的，并無(wú)法反映組件在戶外老化的真實(shí)情況。

　　盡管光伏行業(yè)要求25年質(zhì)保，但一直缺乏長(zhǎng)期老化性能的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致各種質(zhì)量不一的材料都能夠通過(guò)測(cè)試，被應(yīng)用在組件產(chǎn)品上。使用這些材料的組件經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的戶外暴曬，陸續(xù)出現(xiàn)老化失效問(wèn)題。對(duì)此，專家建議完善測(cè)試方法，以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)背板材料的長(zhǎng)期可靠性，從而更好地保障組件的正常使用。