當(dāng)前位置:首頁 > 智能硬件 > 太陽能光伏
[導(dǎo)讀] 毫無疑問,光伏組件是光伏電站最重要的設(shè)備之一!本文將對光伏組件進(jìn)行全方位的介紹。 光伏組件的分類 近10年不同類型組件的市場占有率情況。 圖1:各類光

毫無疑問,光伏組件是光伏電站最重要的設(shè)備之一!本文將對光伏組件進(jìn)行全方位的介紹。

光伏組件的分類

近10年不同類型組件的市場占有率情況。

圖1:各類光伏組件2006~2015年的出貨量情況

普通晶硅組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

雙玻組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

光伏組件的轉(zhuǎn)化效率

1功率

我們常說,采用255Wp光伏組件。下表的“p”為peak的縮寫,代表其峰值功率為255W。所有的技術(shù)規(guī)格書中都會標(biāo)注“標(biāo)準(zhǔn)測試條件”的。下圖為常州天合的光伏組件技術(shù)規(guī)格書一部分(250W,下同)。

只有在標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC條件,輻照度為1000W/m2,電池溫度25℃,AM=1.5)時(shí),光伏組件的輸出功率才是“標(biāo)稱功率”(250W)。當(dāng)輻照度和溫度變化時(shí),功率肯定會變化。另外,功率誤差為正負(fù)3%,說明組件的實(shí)際功率是242.5~257.5W都是增長的。不過,這個(gè)組件的功率偏差為正偏差3%。

在非標(biāo)準(zhǔn)條件下,光伏組件的輸出功率一般不是標(biāo)稱功率,下圖為NOCT條件下標(biāo)稱功率為250W、255W的參數(shù)。

輻照度為800W/m2,電池溫度20℃時(shí),250W的組件輸出功率只有183W,為標(biāo)況下的73.2%。

2光電轉(zhuǎn)化效率

1)效率的計(jì)算方法

理論上,尺寸、標(biāo)稱功率相同的組件,效率肯定是相同的。光伏組件是由電池片組成,一塊光伏組件通常由60片(6&TImes;10)或72片(6&TImes;10)電池片組成,面積分別為1.638 m2(0.992m&TImes;1.652m)和3.895 m2(0.992m&TImes;1.956m)。

輻照度為1000W/m2時(shí),1.638 m2組件上接收的功率為1638W,當(dāng)輸出為250W時(shí),效率為15.3%,255W時(shí)為15.6%。

2)國家標(biāo)準(zhǔn)對效率的要求

根據(jù)2月5日國家能源局綜合司頒布的《關(guān)于征求發(fā)揮市場作用促進(jìn)光伏技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級意見的函》(國能綜新能[2015]51號)規(guī)定:

自2015年起,享受國家補(bǔ)貼的光伏發(fā)電項(xiàng)目采用的光伏組件和并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品應(yīng)滿足《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》相關(guān)指標(biāo)要求,如下圖所示。

以常用的60片的多晶硅光伏組件為例,不同規(guī)格的轉(zhuǎn)換效率如下表。

因此,2015年以后,要獲得國家補(bǔ)貼就必須使用255W以上的光伏組件;270W以上的光伏組件才能算“領(lǐng)跑者”。

3電壓與溫度系數(shù)

電壓分開路電壓和MPPT電壓,溫度系數(shù)分電壓溫度系數(shù)和功率溫度系數(shù)。在進(jìn)行串并聯(lián)方案設(shè)計(jì)時(shí),要用開路電壓、工作電壓、溫度系數(shù)、當(dāng)?shù)貥O端溫度(最好是晝間)進(jìn)行最大開路電壓和MPPT電壓范圍的計(jì)算,與逆變器進(jìn)行匹配。

影響光伏組件出力的幾個(gè)因素

1 熱斑效應(yīng)

一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件,將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量,被遮蔽的太陽電池組件此時(shí)會發(fā)熱,這就是熱斑效應(yīng)。

這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量,都可能被遮蔽的電池所消耗。而造成熱斑效應(yīng)的,可能僅僅是一塊鳥糞。

為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞,最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管,以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。當(dāng)熱斑效應(yīng)嚴(yán)重時(shí),旁路二極管可能會被擊穿,令組件燒毀,如下圖(圖片來自于TUV-Rheinland)。

2 PID效應(yīng)

電位誘發(fā)衰減效應(yīng)(PID,PotentialInduced Degradation)是電池組件長期在高電壓作用下,使玻璃、封裝材料之間存在漏電流,大量電荷狙擊在電池片表面,使得電池表面的鈍化效果惡化,導(dǎo)致組件性能低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí),會引起一塊組件功率衰減50%以上,從而影響整個(gè)組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)最易發(fā)生PID 現(xiàn)象。

造成組件PID現(xiàn)象的原因主要有以下三個(gè)方面:

1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因:光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實(shí)現(xiàn)的,這就造成在單個(gè)組件和邊框之間形成偏壓,組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴(yán)重。對于P型晶硅組件,通過有變壓器的逆變器負(fù)極接地,消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預(yù)防PID現(xiàn)象的發(fā)生,但逆變器負(fù)極接地會增加相應(yīng)的系統(tǒng)建設(shè)成本;

2)光伏組件原因:高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流,封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是實(shí)現(xiàn)組件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封裝膠膜條件下,組件的抗PID性能會存在差異。另外,光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃,玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確;

3)電池片原因:電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。

上述引起PID現(xiàn)象的三方面中,由在光伏系統(tǒng)中的組件邊框與組件內(nèi)部的電勢差而引起的組件PID現(xiàn)象被行業(yè)所公認(rèn),但在組件和電池片兩個(gè)方面組件產(chǎn)生PID現(xiàn)象的機(jī)理尚不明確,相應(yīng)的進(jìn)一步提升組件的抗PID性能的措施仍不清楚。

3 電池片隱裂

隱裂是電池片的缺陷。由于晶體結(jié)構(gòu)的自身特性,晶硅電池片十分容易發(fā)生破裂。晶體硅組件生產(chǎn)的工藝流程長,許多環(huán)節(jié)都可能造成電池片隱裂(據(jù)西安交大楊宏老師的資料,僅電池生產(chǎn)階段就有約200種原因)。隱裂產(chǎn)生的本質(zhì)原因,可歸納為在硅片上產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力。

近幾年,晶硅組件廠家為了降低成本,晶硅電池片一直向越來越薄的方向發(fā)展,從而降低了電池片防止機(jī)械破壞的能力。

2011年,德國ISFH公布了他們的研究結(jié)果:根據(jù)電池片隱裂的形狀,可分為5類:樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個(gè)電池片的裂紋。

圖:晶硅電池隱裂形狀

不同的隱裂,對電池片功能造成的影響是不一樣的。對電池片功能影響最大的,是平行于主柵線的隱裂(第4類)。根據(jù)研究結(jié)果,50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。45°傾斜裂紋(第3類)的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。垂直于主柵線的裂紋(第5類)幾乎不影響細(xì)柵線,因此造成電池片失效的面積幾乎為零。

有研究結(jié)果顯示,組件中某單個(gè)電池片的失效面積在8%以內(nèi)時(shí),對組件的功率影響不大,組件中2/3的斜條紋對組件的功率穩(wěn)定沒有影響。

光伏組件性能的檢測

光伏電站運(yùn)行一段時(shí)間后,需要進(jìn)行檢測,來確定光伏電站的性能。涉及光伏組件的,主要包含以下項(xiàng)目。

1 功率衰減測試

光伏組件運(yùn)行1年和25年后的衰減率到底有多少?25年太久,現(xiàn)在可能還沒有運(yùn)行這么長時(shí)間的電站。按國家標(biāo)準(zhǔn),晶硅電池2年的衰減率應(yīng)該在3.2%以內(nèi)。但目前這個(gè)數(shù)據(jù)還真的很難說,原因有三:

1)光伏組件出場功率是用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)光源和測試環(huán)境標(biāo)定的,但似乎國內(nèi)不同廠家的標(biāo)準(zhǔn)光源是存在一定的差異的。那在A廠標(biāo)定的250W的組件,到了B廠,可能就是245W的組件的。

2)現(xiàn)場檢測所用的儀器精確度較差,據(jù)說5%以內(nèi)的誤差都是可以接受的。用誤差5%的儀器,測2%(1年)的衰減,難度有些大,結(jié)果也令人懷疑。

3)現(xiàn)場的測試條件跟實(shí)驗(yàn)室的相差較大,正好在1000W/m2、25℃的時(shí)間太少了!所以,就需要進(jìn)行一個(gè)測試值向標(biāo)準(zhǔn)值的轉(zhuǎn)化,而輸出功率與輻照度僅在一個(gè)很小的區(qū)間內(nèi)正相關(guān)。如圖2所示,即使在800W/m2時(shí),也不是正相關(guān)的。因此,在轉(zhuǎn)化的時(shí)候,肯定存在誤差。

另外,很多組件出場可能就是-3%的功率偏差,還沒衰減,3%就直接沒了……

2 EL測試

當(dāng)光伏組件出現(xiàn)問題時(shí),局部電阻升高,該區(qū)域溫度就會升高。EL測試儀就像我們體檢中的X光機(jī)一樣,可以對光伏組件進(jìn)行體檢——通過紅外圖像拍攝,根據(jù)溫度不同,圖像呈現(xiàn)不同的顏色,從而非常容易的發(fā)現(xiàn)光伏組件的很多問題:隱裂、熱斑、PID效應(yīng)等。

光伏組件在運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝等過程中,容易被踩踏、撞擊,導(dǎo)致組件產(chǎn)生不易察覺的隱裂,極大影響組件輸出功率。用EL變可以檢測出來,如下圖。

下圖為熱斑現(xiàn)象的紅外照片(圖片來自于TUV-Rheinland),紅點(diǎn)部分為產(chǎn)生熱斑處。

下圖為PID效應(yīng)的紅外照片, PID效應(yīng)嚴(yán)重的電池片發(fā)黑。

除了上述檢測外,對組件的外觀檢查也非常重要。如組件背板劃痕、變黃、鼓泡,連接器脫落等。

近期光伏組件價(jià)格變動(dòng)

光伏電站受政策影響,會在某一時(shí)間段集中投產(chǎn)。因此,造成一年內(nèi)對上游的需求變化非常大。下圖為最近30周(2016年6月~2017年2月)光伏組件價(jià)格變化曲線。

2016年SNEC之前(5月份之前),多晶光伏組件的價(jià)格一直維持在3.8元/W左右,6月份后下降10%以上;到8月份的招標(biāo)時(shí)爆出3.05元/W的價(jià)格,

預(yù)計(jì)2017年630后價(jià)格價(jià)格也會快速下降,預(yù)計(jì)會在2.5元/W以內(nèi)。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉