光伏發(fā)電如何控制度電成本?

如何提升光伏系統(tǒng)發(fā)電量降低LCOE(度電成本)，總的來講我認(rèn)為有三個(gè)方向需要努力：高效組件、高可靠性組件和智能化組件。我的報(bào)告簡(jiǎn)單從三個(gè)方面來跟大家分享一下。

高效組件，包括了高效電池的研發(fā)和應(yīng)用，這是技術(shù)上最核心的部分。這里匯總了各種太陽電池技術(shù)的世界最高電池效率紀(jì)錄。這些結(jié)果，大家已經(jīng)很清楚了，我就不再一一細(xì)講了，這些紀(jì)錄，反映了各種電池技術(shù)的潛力。

目前PERC電池已經(jīng)開始進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化的階段。我們來看一下PERC電池技術(shù)的研究歷程，從2010年到2014年，包括歐洲和亞洲的一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)PERC電池做了一系列的實(shí)驗(yàn)室研究，早在2012年時(shí)，多個(gè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)了大面積PERC電池效率達(dá)到20%以上的實(shí)驗(yàn)室效率。為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移打下了基礎(chǔ)。

在2014年，天合光能的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的可量產(chǎn)單晶156的PERC電池效率達(dá)到21.4%的紀(jì)錄，2015年SolarWorld宣布其PERC電池效率達(dá)到21.7%。這是一個(gè)新的紀(jì)錄。信恒節(jié)能承建的光伏發(fā)電項(xiàng)目一般都采用天合品牌的光伏組件。PERC電池的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)在臺(tái)灣和中國(guó)大陸的一線企業(yè)得到規(guī)模化生產(chǎn)。PERC電池效率的產(chǎn)線水平在平均20.4%左右，電池效率還在持續(xù)優(yōu)化提升中，規(guī)模也在快速增加。在今年5，6月份美國(guó)NREL公布的最權(quán)威的世界最高電池效率圖的更新版里面，首次紀(jì)錄了天合光能在2014年研制的多晶PERC電池效率的世界紀(jì)錄20.8%，更新了2004年德國(guó)Fraunhofer ISE研制的小面積多晶PERC電池20.4%的紀(jì)錄。

除了PERC電池外，天合光能也在致力于更高效的太陽電池的技術(shù)工藝研發(fā)，例如IBC，HJT電池等。提升組件系統(tǒng)的發(fā)電功率，可以從電池，組件，系統(tǒng)三個(gè)方面的光學(xué)性能及電學(xué)性能考量。這里我列舉了幾個(gè)方向。例如，在組件端，光學(xué)優(yōu)化的方案有聚光焊帶的開發(fā)，電學(xué)優(yōu)化有低電阻焊接技術(shù)工藝的開發(fā)等。系統(tǒng)的溫度系數(shù)，工作溫度等都是影響實(shí)際發(fā)電量的要素。下面我會(huì)舉例說明各主要因素對(duì)高效發(fā)電的影響和解決方案。

低的LCOE主要有三個(gè)因素決定：高效率，高發(fā)電量，低成本。這里我舉一個(gè)例子，對(duì)于一個(gè)10MW的項(xiàng)目來說，效率每提升0.25%，相當(dāng)于功率提升約5W，可使BOS成本下降約0.8%，大約是2-3分人民幣。效率的提升，一個(gè)重要的因素是溫度系數(shù)，電池的開壓高，溫度系數(shù)就低，這里比較了普通電池，PERC電池，IBC電池由于開壓的不同對(duì)溫度系數(shù)的影響以及最終對(duì)發(fā)電量的影響。所以說，高效電池開發(fā)，提升電池的開壓，對(duì)降低溫度系數(shù)有益，如何有效散熱降低系統(tǒng)工作溫度也是需要考量的因數(shù)。

這里我們做了一個(gè)組件的工作溫度分布模型的模擬。另外，在低輻照的條件下，我們統(tǒng)計(jì)了各種電池的發(fā)電量的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)IBC電池在200W每平方米的低輻照條件下發(fā)電量最高。剛才許博士也介紹了，高質(zhì)量單晶電池，低輻照表現(xiàn)更好一些。我們可以看到，以常州地區(qū)的氣候條件為例，我們對(duì)普通多晶組件和高效組件，在溫度系數(shù)，工作溫度，低輻照，LID等幾個(gè)方面做了比較，高效組件的發(fā)電量有大約2%的優(yōu)勢(shì)。

光伏組件和系統(tǒng)的可靠性問題

光伏組件的可靠性問題，很多是關(guān)鍵材料的問題。例如，EVA黃變和脫層、背板開裂問題、焊帶發(fā)黃問題等，組件長(zhǎng)期使用后的材料老化問題。關(guān)于組件功率的常年衰減問題，美國(guó)NREL有一個(gè)統(tǒng)計(jì)，大約每年衰減0.7%，這已經(jīng)是共識(shí)。天合光能對(duì)自身的組件也做了功率衰減的檢測(cè)，從2008年來時(shí)的組件數(shù)據(jù)看，在0.7%的衰減率之內(nèi)。功率衰減的內(nèi)部原因，短期衰減主要跟電池相關(guān)，主要是PID，LID衰減。而長(zhǎng)期衰減主要來自于封裝材料，造成黑斑，黑線，背板開裂等可靠性問題。材料的老化以及引起EVA脫層以后，背板開裂等引起的水透會(huì)發(fā)生。短期和長(zhǎng)期失效的模式是不一樣的。比如說，PID衰減可以在30%以上，有的甚至高達(dá)70%的衰減。常見的組件失效模式，我們做了一個(gè)歸類和發(fā)生率。熱斑，濕凍，濕熱是造成組件失效的主要原因。這個(gè)在TUV中國(guó)認(rèn)證組件有數(shù)據(jù)分析，在美國(guó)NREL也有分析數(shù)據(jù)。熱斑問題，這里做了一個(gè)失效機(jī)理的流程圖，遮擋引起的電池局部高溫，反向偏壓和漏電流造成的旁路二極管升溫，是兩個(gè)關(guān)鍵失效模式，最后可能把組件燒毀。

在組件系統(tǒng)可靠性研究方面，國(guó)際上已經(jīng)有美國(guó)NREL，日本AIST，德國(guó)Fraunhofer等機(jī)構(gòu)在積極開展，中國(guó)也正在積極參與這方面的研究。例如，PID機(jī)理的研究，已經(jīng)作為國(guó)家863項(xiàng)目立項(xiàng)，由英利和天合共同承擔(dān)研究。對(duì)于耐濕熱的高可靠性組件產(chǎn)品，我們提出了雙玻組件的解決方案。因?yàn)闊o機(jī)材料玻璃的耐候性遠(yuǎn)優(yōu)于高分子背板;玻璃不透水，高溫高濕下更好地保護(hù)電池片;組件不接地，對(duì)抗PID性能更加優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。而耐熱沖擊的組件，我們認(rèn)為采用導(dǎo)電膜材料，能改善性能。以前由于導(dǎo)電膜成本高沒法推廣。剛才我們上午聽專家報(bào)告了，導(dǎo)電膜的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)有前景。如果能夠普遍的采用，將對(duì)組件的耐熱沖擊可靠性是有益的。

智能化組件