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組件衰減的“邏輯”

組件衰減,不是一個新話題。在早期的單,多晶之爭中,也是一個決定性的因素。2008年年底,2009年年初,市場面臨了單、多晶的選擇,衰減高也是單晶在競爭中敗北的重要原因之一。十年過去了,光伏在政策的扶持下,逐漸在強生健體,準備迎接光伏平價時代的到來。作為光伏項目投資評價及后評價的重要的指標之一,組件衰減又以公開的形式擺在投資者面前,而且是以國家領跑者監控數據公布的方式。
一、 組件衰減的構成因素。
大家都知道組件的構成,由電池片、互聯導線、密封材料、前后蓋板玻璃(或背板)構成,輔助以二極管,用以防止熱斑效應。其中電池片是組件的核心部件。光從外部照射到電池片,首先要經過前蓋板玻璃,密封材料(EVA或POE),才到達電池片的表面。電池片通過吸收光,轉換成電流,通過電池片的柵線匯集,傳到到互聯條,通過匯流條匯集傳輸到組件的正負極。整個過程中,從光的傳輸到電能的傳遞,都是導致組件衰減的構成條件。
1、光學傳輸變化
例如前蓋板玻璃如果是鍍膜玻璃,由于鍍膜玻璃有增透作用,如果前蓋板玻璃薄膜層被破環,則利发体育娱乐官网的光路發生了變化,組件的功率會下降。如果封裝材料(EVA或者POE)材料老化,封裝后的材料在長期的紫外光作用下,發生黃變,透光性下降,也會導致組件的功率下降。當然,組件中玻璃,封裝材料以及電池片的折射率及其中涉及的薄膜的厚度的變化也會導致光路的變化,造成組件的功率下降。
2、電學傳輸變化
電學傳輸路徑的變化會導致組件的電阻升高,電阻升高,發熱增加,最佳輸出點的電能輸出減少,導致組件衰減。比較典型的就是渦流紋。小時候,父母告訴我們“近朱者赤,近墨者黑。”,實際上是在說擴散理論。物質之間,分子的擴撒是永恒存在的,只是快慢不一而已。水蒸氣存在在大氣中,隨著時間的推移,會透過玻璃或者背板傾入到EVA或者POE,如果是EVA的話,水蒸氣會和EVA反應,產生酸,酸的存在又會和互聯條及電池的柵線發生作用,導致組件的電阻增高,造成組件功率下降。
3、電池電子結構發生改變。
組件封裝材料中,限于成本原因,一般采用鈉鈣硅組分的玻璃。玻璃中不可避免的存在鈉離子,鉀離子以及鐵離子等。在常規條件下,這些離子不會發生定向遷移。但當組件串聯連接以后,光伏串就會形成較大的電壓,如1000V的組串系統,就會在正負極之間形成電壓差。電壓差的存在,對地是個懸浮電壓。當光伏系統接地的時候,尤其是組件邊框接地時,在電池芯片和組件邊框上,會形成定向的電場。定向電場的存在,會導致離子的定向遷移。其中金屬離子的定向遷移,如Na離子,會遷移至電池片的表面,引起電池片鈍化效果發生變化,部分的影響可通過加反向電場進行修復。更嚴重一些的是Fe離子等深能級雜質侵入電池片,導致電子復合嚴重程度增加,導致不可修復的組件效率下降。
光致衰減也是一個重要的因素。目前主流的看法是B-O對的存在會導致利发体育娱乐官网的衰減。
4、控制組件衰減幾種方法。
組件衰減的控制可從以下幾個方面來進行控制。A)嚴格控制組件制造的BOM材料。組件的質量控制,除了工藝控制外,材料控制也是很重要的環節。由于組件價格的下降,組件廠家為了降低成本,在材料上會傾向于用價格低廉的材料。低廉的價格往往在材料的黃變、電阻率、質量均勻性等方面會造成問題。因此,應該嚴格控制材料的質量。B)電池片本身。電池片衰減的主要因素還是光致衰減。如果電池片衰減小,則組件封裝后組件的衰減將變小。目前能控制電池片衰減的方法有三種方式,一種是采用摻鎵的電池片,一種就是采用n型摻雜的電池片,最后一種是采用光照或激光退火的方式來減少光衰,但長期可靠性還有待驗證。前兩種是本質上減少B-O復合體的存在,是較為可靠的方法。C)阻隔離子的擴散通道。離子的擴散通道形成要素上下功夫,可獲得意想不到的效果。例如采用POE材料,增加阻水性、增大電阻率,采用低鐵的玻璃(或則改用其它不含金屬離子的替代性材料)消除有害離子,還例如改善電池鈍化的鈍化手段。D) 采用電位鉗制的方式降低對地電壓或者對組件加反向電壓。

二、 組件衰減對發電量的影響。
從新泰領跑者項目來看,組件的衰減最高達到4%,最低為1%,這個數據表面上看起來,是不大的。目前我們國家規定的標準單晶是3%,每年0.7%。但是不同的而廠家,所提供的衰減的質量標準是不同的。表一是2017年領跑者項目衰減基本標準。(這個指標從金太陽項目其就沒有變動過)
表一.png
表二是不同的組件廠家質保書里提供的組件衰減標準。
表二.png
我們以固定支架光伏系統,電價0.38元/度,建設成本4元/瓦為例,地點選著吉林白城,系統效率81%,等效有效輻照小時數1519小時,融資成本4.9%,土地成本200元/畝,運維成本0.085元/瓦,設備殘值5%,不限電。分別推演 case1首年衰減4%,每年0.7%;case2 首年3%,每年0.7%;case3 首年衰減2.5%,每年0.5%;case 4首年衰減1%,每年衰減0.4%的發電量及投資收益率情況。由于case4一般情況下是N型雙面雙玻產品,分別計量單面和背面增發后的發電量及增發效果。假設組件價格相對比與單晶單面,價格高0.3元/瓦,則采用系統造價4.3元/瓦,背面在一般地面增發效果為10%。
表三.png
如表三所示,以國家標準為基準,首年4%,每年衰減0.7%,在不同衰減情況下,如果衰減過高,則25年總體發電量降低1.13%,如果衰減降低到1%,每年0.4%,則25年總體發電量增加6.32%。如果加上N型雙面背面增發10%,則總體發電量可增加16.95%。

三、 組件衰減對投資收益率及度電成本的影響。
表四給出了不同衰減情況下投資成本不變,全投資收益率、資本金收益率、度電成本的變化情況。衰減最高與衰減最低情況下全投資收益率相差0.8%,資本金收益率相差1.7%,度電成本相差接近1.8分錢/度。如果考慮雙玻雙面的背面增發效果(一般以增發10%做基礎),則全投資收益率最大可相差1.3%,資本經收益率相差3%左右,度電成本可相差3分/度左右。
表四.png

四、 組件衰減也是市場的理性選擇條件之一。
組件的衰減是組件選型的重要指標之一。因此,組件在招標及選型的過程中,一定要對不同類型的組件根據參數特性來區分選購和招標。隨著利发国际娱乐逐漸變成電網的能源構成之一,度電成本組件為發電企業所接收。低的成本,會帶來更大的競爭性和降低風險。因此,市場在選擇組件時,應綜合考慮衰減的因素,以便于正確的做財務決策,降低發電企業的競爭性電價風險,提高發電企業的競爭能力。
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