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光伏组件和系统的可靠性问题 光伏组件的可靠性问题,很多是关键材料的问题。例如,EVA黄变和脱层、背板开裂问题、焊带发黄问题等,组件长期使用后的材料老化问题。关于组件功率的常年衰减问题,美国NREL有一个统计,大约每年衰减0.7%,这已经是共识。天合光能对自身的组件也做了功率衰减的检测,从2008年来时的组件数据看,在0.7%的衰减率之内。功率衰减的内部原因,短期衰减主要跟电池相关,主要是PID,LID衰减。而长期衰减主要来自于封装材料,造成黑斑,黑线,背板开裂等可靠性问题。材料的老化以及引起EVA脱层以后,背板开裂等引起的水透会发生。短期和长期失效的模式是不一样的。比如说,PID衰减可以在30%以上,有的甚至高达70%的衰减。常见的组件失效模式,我们做了一个归类和发生率。热斑,湿冻,湿热是造成组件失效的主要原因。这个在TUV中国认证组件有数据分析,在美国NREL也有分析数据。热斑问题,这里做了一个失效机理的流程图,遮挡引起的电池局部高温,反向偏压和漏电流造成的旁路二极管升温,是两个关键失效模式,最后可能把组件烧毁。 在组件系统可靠性研究方面,国际上已经有美国NREL,日本AIST,德国Fraunhofer等机构在积极开展,中国也正在积极参与这方面的研究。例如,PID机理的研究,已经作为国家863项目立项,由英利和天合共同承担研究。对于耐湿热的高可靠性组件产品,我们提出了双玻组件的解决方案。因为无机材料玻璃的耐候性远优于高分子背板;玻璃不透水,高温高湿下更好地保护电池片;组件不接地,对抗PID性能更加优异等优点。而耐热冲击的组件,我们认为采用导电膜材料,能改善性能。以前由于导电膜成本高没法推广。刚才我们上午听专家报告了,导电膜的国产化已经有前景。如果能够普遍的采用,将对组件的耐热冲击可靠性是有益的。 智能化组件 第三个方面,我想简要谈一下智能化组件,我们关注到,组件失配的短板效应,其实只发生在失配很严重的情况下,这个图说明了只有在填充因子FF越大,其失效的短板效应月明显。智能组件,需要一步一步优化,主要有组串或集中式优化,组件级功率优化,子串级功率优化几个阶段的产品,由于成本因素,需要分别开发和应用推广。这里做了一个在50%辐照遮挡的情况下,有优化器和普通不带优化器的组件功率的IV曲线,其最大输出功率的区别是很大的。最大可以达到20%的差别。 还有一个易安装组件结构设计,是一个降低度电成本的方案之一。我们可以看到这个是我们传统的组件,大家可以看到会面临很多问题。那么如果我们把安装支架跟组件一体化,那就很方便,可以快速安装,降低安装成本,对屋顶的载荷也可以降低。并不破坏屋顶防水。这是易安装组件的设计,也是天合的产品之一。 有专家研究了组件的最佳倾角问题。值得重视和需要系统计算的。分布式系统的组件安装的最佳倾角设计,需要考虑屋顶成本,例如单位面积租金,面积,等参数。这里给出一个模拟和公式,可以对具体的情况计算出最佳的倾角设计,甚至允许有一点遮挡,找到最大发电量,找到最低度电成本的设计。 |