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315話光伏質量:這些問題不解決,光伏行業沒希望

2016-07-27 17:27:01 點擊數:

光伏回暖,“錢途”可期,光伏電站投資再次吸引了業內外大量資本的關注。但在一片叫好聲中,對一個行業的參與者而言,探究其加速生長背后的理性與客觀,應遠比喝彩和跟風更為有力。時值“3·15國際消費者權益日”,我們就一起來談談光伏電站質量問題。

過去的一年里,嚴重的電站質量問題層出不窮:組件負偏差、電站實地功率預測不準確、逆變器高故障率,尤其是組件發電效率衰減劇速等問題屢屢地被媒體見諸報端。

一、光伏電站質量問題到底有多嚴重?

第三方檢測機構北京鑒衡認證中心檢測發現,新疆某8MW光伏電站3178塊光伏組件中紅外成像抽檢2856塊,其中19%存在虛焊熱斑效應。甘肅某10MW光伏電站,抽檢發現高達58%的光伏組件出現功率明顯衰減。

鑒衡認證去年曾對國內32個省市,容量3.3GW的425個包括大型地面電站和分布式電站所用組件進行檢測,發現光伏組件主要存在熱斑,衰減,隱裂,蝸牛紋等一系列問題。結果顯示,425座太陽能電站中,30%建成3年的電站都不同程度出現了問題;由于組件的質量問題有些建成3年的電站設備衰減率甚至高達68%。如果組件一年衰減超過5%,照此速度,5年后這個電站就將報廢。

如此嚴重的質量問題已經為光伏行業敲響了警鐘,解決光伏電站質量問題確實已迫在眉睫。可以預期,伴隨光伏電站的大規模建設,其一,如果將來繼續出現大范圍的質量問題,將導致“災難性”的局面;其二,光伏電站的質量風險也會成為導致金融和保險機構不敢進入光伏行業最直接的原因;其三,如果質量問題上升為安全問題,發電量是0,投資收益都是0——還會有其它風險,你懂的。

那么,到底是哪些因素導致了電站質量問題頻出?華夏能源網總結梳理發現,光伏產業的質量是動態的質量,不是靜態的。從太陽能整個產業鏈來說,從各種部件到運輸、生產到設計、安裝、運維,所有環節全部都充滿風險,只解決其中一個部分或幾個部分是不夠的。國電光伏總工程師吳協祥將問題總結為三類:發電量保證、可靠性、運維。也有具備項目實操的業內人士認為“電站問題,90%甚至95%以上是安裝、施工問題”:怎么看待整個產業質量的風險?最最重要就是在施工上,會兩三年以后爆發,十年以后爆發的基本上是材料問題。

二、近年發生了哪些典型的電站質量事故?

過去的一年里,國內外都陸續報道了不少光伏電站的安全事故,多為各種原因引起的火災、雷擊、觸電等。最為“有名”的一例是去年5月,蘋果公司一直引以為傲的位于亞利桑那Mesa的工廠屋頂突然起火,起火點是大樓屋頂的光伏組件;現場濃煙四起,光伏組件被燒毀。

再往前,2012年7月,位于德國某地的光伏電站起火,起火點發生在屋頂光伏組件的匯流箱處。

而國內的相關報道也層出不窮:

2013年8月,某央企新疆博湖50MW光伏電站出現批量蝸牛紋現象,組件出現率75%;

2014年某央企對青海龍羊峽電站進行巡檢時,發現組件在尚未并網的情況下即出現蝸牛紋問題,出現比率70%;

2014年5月青海地方某國企旗下電站,2013年11月安裝,2014年5月出現批量閃電紋和蠕蟲紋現象,總數量20MW;某央企內蒙古50MW電站2013年并網,2014年即開始出現大批蝸牛蚊現象,蝸牛蚊及刪線腐蝕出現比率95%;

2014年浙江杭州東站10MW光伏電站1500塊組件出現蝸牛紋現象;2014年山東地區250MW光伏電站組件30%出現蝸牛紋現象,涉事廠家達20余家,事后部分組件得到更換,部分組件供應商同意修復;2014年河北陽原某100MW光伏電站,其中70MW全部出現嚴重閃電紋現象。

………….

這是一組令人觸目驚心的數據。從時間的維度上看,數據同樣令人不安:因蝸牛紋,閃電紋,蠕蟲紋而繼發組件衰減起于2013年,2014年集中爆發。《西北光伏電站質量啟示錄:隱憂下的設備選型》一文的作者不完全統計,以上列舉的數據只是冰山一角,2014年全國地面電站產生同類問題的就高達116個,而截至目前,這個數字依然高企不下。

這些問題不僅威脅到電站25年的平穩運行,甚至會誘發產業投資信用危機及各種連帶效應,導致光伏融資難上加難。

三、哪些因素導致安全問題?

由于光伏電站需要長期穩定地運營20年-25年時間,投資機構在愈發關注光伏電站投資機會的同時,卻表達出對電站長期運營的可靠性和抗風險能力的擔憂。

在貫徹落實《中共中央國務院關于進一步深化電力體制改革的若干意見》,推進電力體制改革實施工作中,由于售電側的開放,越來越多光伏企業正積極布局電力市場,而為保證穩定的投資回報率,目前的市場對電站質量、衰減率、穩定輸出功率等硬件條件的要求也越來越更高。

但電站質量和安全問題依然層出不窮。那么,到底有哪些因素導致了“問題”的出現?以下《光伏電站質量安全問題匯總分析》一文作者,經過走訪大量的光伏電站,將目前光伏電站主要面臨的安全問題分為組件和逆變器兩大部分。

組件的安全問題主要來自接線盒和熱斑效應:

一、光伏組件接線盒質量問題評析

不起眼的接線盒是引起很多組件自燃的“元兇”,接線盒市場較為混亂和無序。根據一項調查顯示,國外史陶比爾公司出產的MC4光伏連接器由于山寨和人為誤導,大部分人都以為MC4是連接器的一個標準型號而非這家公司獨有的產品規格,因此大量的劣質“山寨”連接器流入市場被制成接線盒賣給組件企業。

劣質連接器由于內部粗糙不平,接觸點較少,使電阻過高引燃接線盒,進而燒毀組件背板引起組件碎裂。建議組件企業在選購接線盒時,將質量而非價格作為優選,同時對連接器等關鍵零部件進行考察,從源頭消滅隱患。

二、組件熱斑問題成因及解決建議

在實際應用中,太陽能電池一般是由多塊電池組件串聯或并聯起來,以獲得所期望的電壓或電流的。為了達到較高的光電轉換效率,電池組件中的每一塊電池片都須具有相似的特性。在使用過程中,可能出現一個或一組電池不匹配,如:出現裂紋、內部連接失效或遮光等情況,導致其特性與整體不諧調。

在一定條件下,一串聯支路中被遮蔽的太陽電池組件,將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發熱,這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽電池。

逆變器、匯流箱及運維部分:

一、直流側安全風險大、易起火

傳統方案組件經直流匯流箱、直流配電柜到逆變器,電壓高達1000V,直流拉弧起火和長距離直流輸電起火給電站帶來很大的安全風險。匯流箱、配電柜易被燒毀、進水等。

案例:2014年8月,武漢某屋頂光伏電站發生著火,彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個大洞,廠房內設備燒毀若干,損失慘重。最終分析原因為:由于施工或其他原因導致某匯流箱線纜對地絕緣降低,在環流、漏電流的影響下進一步加劇,最終引起絕緣失效,線槽中的正負極電纜出現短路、拉弧,導致了著火事故的發生。

二、直流線纜觸電風險高,危害人身安全故

傳統集中式方案,每個逆變器100多組串正負極并聯在一起,當任意的組串正極和負極漏電,1000V的直流高壓,觸電將無可避免。漁光互補、農光互補電站都是開放式電站,漁民、農民經常出入,一旦線纜對地或者魚塘出現絕緣破損,1000V高壓直流對水塘漏電,將可能導致人畜觸電安全事故。

三、熔絲故障率高,容易引發著火風險

傳統電站采用熔絲設計增加了直流節點,電站即使使用熔絲,也不能有效地保護組件;而且在過載電流情況下,熔絲還會因熔斷慢,發熱高,引發著火風險。

幾乎所有的傳統電站都受熔絲故障率高的困擾,部分電站年故障率>7%,特別是在夏天,某30MW電站運維人員反饋夏季平均每天熔絲故障數量達5-6個。

四、逆變器監測數據不準確

1.逆變器監測數據不準確。內蒙某電站集中式逆變器監控數據與實際發電量嚴重不符,監控上報值比實際值虛高了3%。

2.逆變器或者直流匯流箱數據采樣精度不夠,造成故障信息判斷不準確、不及時。

五、集裝箱設計易燒機;IP20、風扇設計無法隔離塵沙,設備腐蝕損壞;組串式逆變器噪音污染大。

六、傳統方案PID衰減嚴重,抑制方法危害人身安全

常熟某漁光互補電站,電站運行2年多,部分電池板衰減嚴重,達到30%以上,最高的衰減達到50%。傳統抑制PID的方法是采用負極接地,但該方案存在極大的安全隱患,特別是漁光互補電站容易漏電導致觸電,如果直接將負極接地,等于只要正極一旦對地漏電,作業人員和魚類觸電將無可避免。

七、電站運維效率低下:逆變器廠家很多、質量參差不齊,無法快速定位故障,故障恢復時間長、損失大

1.逆變器廠家多,很多廠家倒閉或者退出市場,使電站后期運維變得很困難。

2.無法快速定位故障,電站運維效率異常低下。

案例:三峽某山地電站巡檢匯流箱必須斷開總開關,逐個手動測量每一組串的電壓和熔絲狀態,效率異常低下。更嚴重的是,檢查完后忘記閉合匯流箱總開關,導致當月發電量損失近30%。因是山地電站,加之運維人員數量不足,逆變器、箱變巡檢1次/月,匯流箱巡檢半年一次,所以組串和匯流箱故障一般難以發現。

3.逆變器故障恢復時間太長,損失很大。

一臺逆變器遭遇故障而影響發電,將導致整個子陣約50%的發電量損失。集中式逆變器必須由專業人員檢測維修,配件體積大、重量重,從故障發現到故障定位,再到故障解除,周期漫長。

 

 

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