光伏行業(yè)正迎來日新月異的新一輪發(fā)展周期，在雙碳目標(biāo)的大浪潮下，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源正成為低碳時(shí)代的主要風(fēng)向，2021年更是創(chuàng)下年度新增裝機(jī)記錄，新能源進(jìn)入大有可為的戰(zhàn)略機(jī)遇期。
一方面，面對(duì)全新的發(fā)展時(shí)代，從風(fēng)、光大基地項(xiàng)目中的多能源形式互補(bǔ)到分布式光伏整縣推進(jìn)，光伏電站正“上山下海”開拓更為多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。但同時(shí)，近兩年光伏供應(yīng)鏈價(jià)格的上漲也在影響著行業(yè)的投資收益率，如何持續(xù)降本并且打造安全可靠的光伏電站正成為行業(yè)發(fā)展面臨的全新挑戰(zhàn)。
多場(chǎng)景應(yīng)用：降本與安全的挑戰(zhàn)
隨著光伏電站的安裝環(huán)境愈發(fā)多樣化，無論是西北地區(qū)高溫高紫外的氣候特點(diǎn)，或是水面以及南方地區(qū)的高濕高熱場(chǎng)景，新的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)光伏產(chǎn)品技術(shù)的可靠性與安全性提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。尤其值得注意的是，與地面電站相比，屋頂分布式光伏電站承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)更為嚴(yán)重。由于屋頂組件運(yùn)行溫度較高且反射率高，極易導(dǎo)致熱斑，國(guó)內(nèi)外屋頂光伏電站發(fā)生著火的案例比比皆是。
而作為涉及千家萬戶、各行各業(yè)的分布式光伏電站，安全的重要性不言而喻。“從投資的角度來說，光伏電站安全運(yùn)營(yíng)是重中之重，一旦發(fā)生事故，不僅僅是財(cái)產(chǎn)損失的問題，可能還會(huì)危及生命，尤其是屋頂光伏電站，安全是底線”，一位光伏電站投資領(lǐng)域的資深人士表示。
另一位從事光伏電站運(yùn)營(yíng)服務(wù)多年的人士補(bǔ)充道，“在目前以國(guó)有企業(yè)作為投資主體的情況下，電站安全絕對(duì)是一個(gè)不容忽視的問題。重視產(chǎn)品的可靠性與安全性，這也是行業(yè)走向高質(zhì)量發(fā)展的必須要面對(duì)的問題。”
事實(shí)上，安全可靠也是光伏電站降本的重要手段。在光伏電站25年的運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)，在保障安全運(yùn)營(yíng)的前提下，降低由于產(chǎn)品或者系統(tǒng)問題導(dǎo)致的發(fā)電量減少這一風(fēng)險(xiǎn)，是全生命周期內(nèi)降本的主要方式。
電站風(fēng)險(xiǎn)不容忽視
從下圖可以看到的是，在影響發(fā)電損失的因素中，蝸牛紋、背板缺陷高居維修成本中的前五。作為光伏組件的“銅墻鐵壁”，背板雖然作為輔材存在于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，但其作用卻不可小覷。一旦背板出現(xiàn)開裂、發(fā)黃等問題，不僅將直接影響電池組件的發(fā)電量，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)等問題。
事實(shí)上，由于背板帶來的風(fēng)險(xiǎn)問題也屢次出現(xiàn)在大型電站應(yīng)用中，包括曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的3A背板等，均已在戶外應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)下被市場(chǎng)淘汰。近幾年，光伏行業(yè)在降本的驅(qū)動(dòng)下，正持續(xù)探索新的背板技術(shù)，PET背板便是路線之一。
實(shí)際上，包括日本以及國(guó)內(nèi)等多家組件廠商在嘗試使用改性PET聚酯背板之后便陸續(xù)放棄了這一技術(shù)路線。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士介紹，PET戶外老化機(jī)理主要是光氧化，在紫外線和溫濕度共同作用下，PET吸收紫外發(fā)生Norrish降解，分子鏈靠近酯基處發(fā)生斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械性能下降、黃變。
圖一
PET的老化機(jī)理決定了其在戶用應(yīng)用中的實(shí)際表現(xiàn)，圖一是一座位于內(nèi)蒙古的光伏電站，該電站采用了PET背板，在投運(yùn)4年之后，近40%組件背板嚴(yán)重發(fā)黃，超過10%組件背板起泡脫層 ，并且有1-5%組件出現(xiàn)了熱斑問題;圖二的單晶組件是安裝在商業(yè)建筑金屬波紋屋頂上的分布式光伏電站，采用的背板材料為PET，肉眼可見的是背板出現(xiàn)黃變，最嚴(yán)重區(qū)域?yàn)榻M件陣列邊緣，b*值高達(dá)27，紫外線加速了背板的邊緣老化，進(jìn)一步導(dǎo)致背板外層開裂變脆。
圖二
某頭部組件企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴筆者，純PET背板目前尚未在該企業(yè)出貨的組件中進(jìn)行應(yīng)用，主要原因在于這一類背板的抗紫外線能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，“尤其是不適用于高溫高濕高紫外的環(huán)境下，純PET背板的可靠性還無法通過相關(guān)要求”。
中國(guó)光伏行業(yè)正面臨從粗放型發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型，無論是行業(yè)本身的發(fā)展需求，亦或是由于光伏跨界導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)邊界提高，使用高效可靠材料已然成為行業(yè)的“底線”，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)光伏電站安全運(yùn)營(yíng)與進(jìn)一步降本的重要手段。
