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漫談光伏電站——技術(shù)可貼現(xiàn)性的挑戰(zhàn)

   2015-06-15 PV-TECH12910
核心提示:相較以往,目前的全球光伏市場(chǎng)具有眾多吸引人的投資新機(jī)遇,但是這種快速擴(kuò)張背后的推動(dòng)力同時(shí)也提高了太陽能融資無法滿足長(zhǎng)期資金和運(yùn)營目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。
作者: Boris Farnung , 比約恩•穆勒(Bjorn Müller) 翻譯: 蔣荒野 原文出處:本文原載于第十期《PV-Tech PRO》雜志中

【質(zhì)量保障:相較以往,目前的全球光伏市場(chǎng)具有眾多吸引人的投資新機(jī)遇,但是這種快速擴(kuò)張背后的推動(dòng)力同時(shí)也提高了太陽能融資無法滿足長(zhǎng)期資金和運(yùn)營目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。Fraunhofer ISE研究所的Boris Farnung、Björn Müller和Klaus Kiefer,以及VDE(美國)的Peter Bostock和John Sedgwick共同探討了主流質(zhì)保措施,以及當(dāng)下公共事業(yè)規(guī)模光伏電站獲得銀行可貼現(xiàn)行所遇到的挑戰(zhàn)?!?br />
方程1
方程1
 
方程2
方程2
 
圖一:項(xiàng)目不同階段內(nèi)的質(zhì)量保障
圖一:項(xiàng)目不同階段內(nèi)的質(zhì)量保障
 
圖二:能源預(yù)期和典型不穩(wěn)定性的輸入?yún)?shù)
圖二:能源預(yù)期和典型不穩(wěn)定性的輸入?yún)?shù)
 
圖三:對(duì)兩家不同制造商產(chǎn)品進(jìn)行的日照輻射測(cè)量值(五個(gè)組件平均值)與額定值和典型值之間的對(duì)比(典型值是通過Fraunhofer ISE研究所在去年所測(cè)試的所有組件中90%的數(shù)據(jù)所計(jì)算得來)
圖三:對(duì)兩家不同制造商產(chǎn)品進(jìn)行的日照輻射測(cè)量值(五個(gè)組件平均值)與額定值和典型值之間的對(duì)比(典型值是通過Fraunhofer ISE研究所在去年所測(cè)試的所有組件中90%的數(shù)據(jù)所計(jì)算得來)
 
圖四:對(duì)兩家不同制造商產(chǎn)品進(jìn)行的溫度測(cè)量值與額定值和典型值之間的對(duì)比(典型值是通過Fraunhofer ISE研究所在去年所測(cè)試的所有組件中90%的數(shù)據(jù)所計(jì)算得來)
圖四:對(duì)兩家不同制造商產(chǎn)品進(jìn)行的溫度測(cè)量值與額定值和典型值之間的對(duì)比(典型值是通過Fraunhofer ISE研究所在去年所測(cè)試的所有組件中90%的數(shù)據(jù)所計(jì)算得來)
 
圖五:針對(duì)小量樣品進(jìn)行的清單(1.5萬個(gè)組件)檢測(cè):(a)按產(chǎn)品批號(hào)排序;(b)按Pmpp排序。(p:all表示清單中所有組件的功率值;p:ms表示所選擇測(cè)量的組件;ise 1表示“不尋常的”組件功率
圖五:針對(duì)小量樣品進(jìn)行的清單(1.5萬個(gè)組件)檢測(cè):(a)按產(chǎn)品批號(hào)排序;(b)按Pmpp排序。(p:all表示清單中所有組件的功率值;p:ms表示所選擇測(cè)量的組件;ise 1表示“不尋常的”組件功率值;ise 2表示在通過20kWh/m2的陽光照射進(jìn)行光誘降解(LID)后組件的功率值)
 
圖六:隨機(jī)選取的組件——從三個(gè)集裝箱(分別裝載520個(gè)組件)中選取兩盒:(a)按生產(chǎn)批號(hào)排列;(b)按Pmpp排列
圖六:隨機(jī)選取的組件——從三個(gè)集裝箱(分別裝載520個(gè)組件)中選取兩盒:(a)按生產(chǎn)批號(hào)排列;(b)按Pmpp排列
 
圖七:性能驗(yàn)證流程?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得并驗(yàn)證的日照輻射度和溫度數(shù)據(jù)將被用于:1)通過使用電站模型計(jì)算預(yù)期(模型化)產(chǎn)能;2)根據(jù)能源表的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際(測(cè)得的)電站性能比。
圖七:性能驗(yàn)證流程?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得并驗(yàn)證的日照輻射度和溫度數(shù)據(jù)將被用于:1)通過使用電站模型計(jì)算預(yù)期(模型化)產(chǎn)能;2)根據(jù)能源表的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際(測(cè)得的)電站性能比。
 
圖八:位于西班牙南部某公共事業(yè)規(guī)模光伏電站在2013年7月內(nèi)的實(shí)際與額定性能比對(duì)比。7月24日,系統(tǒng)故障導(dǎo)致性能比下跌了近10%。
圖八:位于西班牙南部某公共事業(yè)規(guī)模光伏電站在2013年7月內(nèi)的實(shí)際與額定性能比對(duì)比。7月24日,系統(tǒng)故障導(dǎo)致性能比下跌了近10%。
 
圖九:Fraunhofer ISE實(shí)驗(yàn)室所監(jiān)測(cè)的300多個(gè)光伏電站的性能比。紅柱代表了具有基本初始質(zhì)量保障和持續(xù)運(yùn)維合約的電站。
圖九:Fraunhofer ISE實(shí)驗(yàn)室所監(jiān)測(cè)的300多個(gè)光伏電站的性能比。紅柱代表了具有基本初始質(zhì)量保障和持續(xù)運(yùn)維合約的電站。
 
圖十:德國北部某4.88kWp電站投入運(yùn)行20年以來的性能比變化。
圖十:德國北部某4.88kWp電站投入運(yùn)行20年以來的性能比變化。

光伏市場(chǎng)正處于迅速的全球化擴(kuò)張當(dāng)中。不斷進(jìn)行的研發(fā)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)的雙重作用下促使成本下降、效率提高。光伏電站的具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格水平減少了太陽能在實(shí)現(xiàn)具有吸引力的投資回報(bào)率時(shí)對(duì)政府補(bǔ)貼的依賴。為了能夠?qū)崿F(xiàn)銀行可貼現(xiàn)性和產(chǎn)品差異化,在系統(tǒng)層級(jí)具有頂級(jí)認(rèn)證和質(zhì)量保障是極為關(guān)鍵的。

更重要的是,超越現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、使用質(zhì)量有保障的新式客制化產(chǎn)品已經(jīng)成為在系統(tǒng)層面解決質(zhì)量問題的必要因素。這一方式可以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、提高光伏系統(tǒng)作為保險(xiǎn)投資的信任與信心。實(shí)地環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、合理規(guī)劃、工程調(diào)試、部件選擇和建造工作對(duì)一個(gè)光伏系統(tǒng)的成功所具有的重要性。此外,對(duì)光伏電站進(jìn)行的全面質(zhì)保需要涵蓋所有環(huán)節(jié),從規(guī)劃直至系統(tǒng)運(yùn)維[1]。

光伏電站質(zhì)保

總的來說,電站的零部件、建造過程和運(yùn)行等方面均可出現(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在過去的幾年當(dāng)中,組件成為實(shí)現(xiàn)銀行可貼現(xiàn)性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是,由于目前組件的投資份額不斷減少,逆變器和其他系統(tǒng)平衡(BOS)零部件,以及系統(tǒng)整體則獲得了愈來愈多的重視。逆變器作為發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的接口,成為了系統(tǒng)可靠性和技術(shù)可貼現(xiàn)性的關(guān)鍵組成部分。時(shí)至今日,大規(guī)模光伏電站的質(zhì)量也會(huì)由于其設(shè)計(jì)和建造的不同而具有差異性。

而從另一方面來看,如組件等零部件的生產(chǎn)具有極大的成本壓力,在全球范圍內(nèi)生產(chǎn)地點(diǎn)不同、原料成本經(jīng)常發(fā)生變動(dòng),但卻被用作是同一種組件類型。這些趨勢(shì)在質(zhì)保方面為制造商和客戶都帶來了額外的挑戰(zhàn)。此外,近期出現(xiàn)的失敗機(jī)制——例如潛在誘導(dǎo)降解、微裂痕、蝸牛紋和褪色等——均可能導(dǎo)致投資者對(duì)光伏電站穩(wěn)定性信心的下降。

性能比(PR)與平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)是評(píng)估大規(guī)模光伏電站質(zhì)量的關(guān)鍵因素。近期的開發(fā)模式能夠?qū)α悴考驮O(shè)計(jì)質(zhì)量分別進(jìn)行獨(dú)立評(píng)估,以保證在系統(tǒng)的整個(gè)使用壽命期間都能保持在最佳狀態(tài)。

性能評(píng)估

現(xiàn)在的公共事業(yè)規(guī)模光伏安裝系統(tǒng)都是多兆瓦級(jí)別的,從10MWp到500MWp不等。因此,其質(zhì)量保障就必須涵蓋安裝在長(zhǎng)達(dá)數(shù)英里金屬軌道上、通過若干捆電纜連接至數(shù)百臺(tái)逆變器、遍布數(shù)千英畝的數(shù)百萬塊組件。這就十分明確地顯示出大規(guī)模光伏電站同樣會(huì)由于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)因素而產(chǎn)生差異性。無論是在零部件層面或是在系統(tǒng)層面,進(jìn)行100%的測(cè)試是不現(xiàn)實(shí)的,因此最先進(jìn)的系統(tǒng)工程調(diào)試需要標(biāo)準(zhǔn)化、為效率和完美建造而精心設(shè)計(jì)過的電站單元。

在將光伏電站作為一個(gè)整體進(jìn)行評(píng)估時(shí),其中關(guān)鍵的一點(diǎn)即為性能比——一個(gè)全球認(rèn)可的光伏系統(tǒng)整體利用水平的測(cè)量方式[2]。IEC 61724國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)性能比(PR)進(jìn)行了定義,并且可通過全球平面陣列(GPOA)輻射和直流能源發(fā)電而直接算得。因此,這一指標(biāo)能夠反應(yīng)出系統(tǒng)操作效率,并能夠?qū)囟取㈥柟廨椛洳煌暾褂?污染、光譜耗損、反射耗損等)、零部件效率或故障等造成的光伏系統(tǒng)額定功率耗損量考慮在內(nèi)。

另外一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是平準(zhǔn)化能源成本——能源生產(chǎn)總成本(從建造階段到運(yùn)維階段)與所生產(chǎn)的能源總量的比值:

參見方程1(左圖)

在對(duì)這一公式進(jìn)行詳細(xì)分析時(shí),其中多個(gè)質(zhì)量參數(shù)(在方程2中圈出)應(yīng)予以區(qū)分:

參見方程2(左圖)

其中(質(zhì)量參數(shù)用黑體標(biāo)出):

I0 = 電站初始投資

C0 = 年度運(yùn)維成本

n = 服務(wù)年限

i = 年度通貨膨脹率

r = 年度折損率

RP = 電站初始性能比

ηSTC = 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC)下的初始組件效率

EY = 組件電池板上的能源輻射(如POA等)

d = 年度降解率

為確保平準(zhǔn)化能源成本,從而進(jìn)一步確保投資回報(bào)率(ROI),需要對(duì)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行進(jìn)可能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)(如EY等),或確保其穩(wěn)定性(如ηSTC或RP等)。對(duì)光伏電站的質(zhì)量來說,也可從LCOE中獲得適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量測(cè)量方式。圖一(見左圖)顯示出了不同項(xiàng)目階段中的質(zhì)量保障測(cè)試。

在接下來的文章將重點(diǎn)介紹主流質(zhì)量保障方式,并且會(huì)涉及公共事業(yè)規(guī)模光伏電站評(píng)估過程中所遇到的相關(guān)挑戰(zhàn)。

基礎(chǔ)——準(zhǔn)確的產(chǎn)量評(píng)估

初期所遇到的實(shí)際操作困難是光伏電站如何實(shí)現(xiàn)其預(yù)估產(chǎn)能。實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)表明,如果不進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試的話,是無法對(duì)這一因素進(jìn)行保證的[3]。初期,設(shè)計(jì)商的差異看似并不會(huì)對(duì)預(yù)期能源產(chǎn)量造成任何影響,但實(shí)際上所產(chǎn)生的影響還是很大的(例如,裝機(jī)功率的減少有可能是由于行距縮減所帶來的遮蔽耗損增加而造成的)。未查看系統(tǒng)安裝是否符合預(yù)期,即使對(duì)產(chǎn)能做出預(yù)測(cè)也是毫無用處的。

圖二(見左圖)顯示出了輸入數(shù)據(jù)的主要類型及其不確定性。很明顯,氣候數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)能預(yù)期的不確定性具有最大影響。最先進(jìn)的產(chǎn)能預(yù)期通常使用日照輻射時(shí)間數(shù)列的衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)。這些時(shí)間數(shù)列的質(zhì)量在過去十年內(nèi)得到了大幅改善:這對(duì)于總體平均偏差和與地面測(cè)量值相比較的日照輻射分布均產(chǎn)生了影響。通過多個(gè)地點(diǎn)計(jì)算出的平均偏差在零值左右浮動(dòng),而單個(gè)地點(diǎn)的偏差值可在3%左右。若希望了解對(duì)此參數(shù)的詳細(xì)分析,推薦讀者閱讀Ineichen的研究報(bào)告[4]。

雖然可能還未受到足夠關(guān)注,但近期的一個(gè)關(guān)于產(chǎn)能預(yù)期質(zhì)量的研究話題即是關(guān)于可對(duì)預(yù)期能源產(chǎn)量產(chǎn)生影響的日照輻射的長(zhǎng)期趨勢(shì)是否存在的研究。全球大多數(shù)地方都能在不同程度上觀察到這種被稱為全球明暗變化[5-7]的多代際變化趨勢(shì)??偟膩碚f,在經(jīng)歷了上世紀(jì)五十年代至八十年代間的暗階段后,八十年代中期開始了亮?xí)r代。

Muller等人[8]對(duì)這些趨勢(shì)對(duì)德國太陽能能源評(píng)估所造成的影響進(jìn)行了分析:分析結(jié)果顯示,在30度傾角的陽面電池板中,日照輻射會(huì)出現(xiàn)4-5%左右的不確定性。在近期的太陽能能源評(píng)估中,如果僅使用近十年的日照輻射數(shù)據(jù),則這一不確定性則會(huì)增加高達(dá)五個(gè)百分點(diǎn)。目前,全球其他地方的相關(guān)數(shù)據(jù)仍舊處于匱缺狀態(tài)。

光伏系統(tǒng)建模本身所引入的不確定性總體偏低(頻率為一年期及以上)[2, 9]。

其他可能會(huì)在特定條件下導(dǎo)致不確定性的建模步驟包括遮蔽損耗和污染損耗。此外,組件所接收到的有效日照輻射的計(jì)算(入射角效應(yīng)、光譜等)到目前為止也未能被完全理解。但是,至少對(duì)于硅基組件來說,能夠通過使用相對(duì)簡(jiǎn)單的模型來對(duì)整體影響進(jìn)行預(yù)測(cè),且偏差也在可測(cè)不確定范圍之內(nèi)[9]。

對(duì)于光伏組件來說,輸入數(shù)據(jù)方面所遇到的較大挑戰(zhàn)在于光伏組件在非STC條件下的性能表現(xiàn)。已有計(jì)算表明,光伏組件在低光照下性能的數(shù)據(jù)表信息不足以用來進(jìn)行可靠的產(chǎn)能評(píng)估[10]:因此,用來進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)的參數(shù)應(yīng)該單獨(dú)按照IEC 61853-1功率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,或通過測(cè)量1000W/m2日照輻射下的溫度系數(shù)和25°C時(shí)的低光照性能表現(xiàn)來進(jìn)行。通常情況下,實(shí)驗(yàn)會(huì)對(duì)多個(gè)組件進(jìn)行特征測(cè)試。在對(duì)1號(hào)生產(chǎn)商的產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)中,額定值完全符合實(shí)驗(yàn)室中所測(cè)得的平均值(五個(gè)組件的平均值)。在對(duì)2號(hào)生產(chǎn)商的產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)中,額定值和測(cè)得值之間存在著較大的偏差;這種偏差可導(dǎo)致產(chǎn)能預(yù)估出現(xiàn)嚴(yán)重高估。[3, 10]。

圖四(見左圖)顯示的是針對(duì)溫度系數(shù)所進(jìn)行的同樣的評(píng)估。其中較為特別的是,為開路電壓(Voc)所設(shè)置的溫度系數(shù)上出現(xiàn)了與預(yù)期范圍差別較大的偏差(高達(dá)90%分位數(shù))。圖三和圖四中所顯示的90%分位數(shù)綜合了Fraunhofer ISE研究所在過去兩年間所進(jìn)行的超過100個(gè)測(cè)試結(jié)果。這些評(píng)估結(jié)果能夠在使用數(shù)據(jù)表和生產(chǎn)商所提供的數(shù)據(jù)作為產(chǎn)能預(yù)期的輸入數(shù)據(jù)之前對(duì)其進(jìn)行初步核實(shí)。除了實(shí)驗(yàn)室測(cè)量來對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,還可通過本文接下來所要介紹的在系統(tǒng)測(cè)試階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和性能評(píng)估來提高產(chǎn)能預(yù)期的準(zhǔn)確性。(見左圖)

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試在項(xiàng)目的不同階段都十分重要,從上文就能看出,這種重要性規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就已開始顯現(xiàn)。但同時(shí),規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段還是樹立產(chǎn)品信心的關(guān)鍵階段。一個(gè)質(zhì)量標(biāo)桿流程,配合上預(yù)先制定好的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),可對(duì)如下方面有所助益:

防止出現(xiàn)系統(tǒng)表現(xiàn)不佳的狀況;
為產(chǎn)能評(píng)估提供獨(dú)立參數(shù);
檢測(cè)到組件靈敏度,以找到失效機(jī)制(如閃電紋、黃變、潛在誘導(dǎo)降解等)
將產(chǎn)品與最先進(jìn)技術(shù)結(jié)果相對(duì)比
最終的測(cè)試流程,特別是穩(wěn)定性的測(cè)試流程,應(yīng)該根據(jù)顧客的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)地操作的經(jīng)驗(yàn)和環(huán)境因素(安裝場(chǎng)地、系統(tǒng)布局等)來安排。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的目的并非對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的細(xì)節(jié)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試,卻不進(jìn)行具備任何對(duì)預(yù)期使用壽命內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行探索的可能;實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的目的須是防止在實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生已知故障(如閃電紋、黃變、PID等),以及通過確認(rèn)相關(guān)降解機(jī)制對(duì)該組件類型并沒有太大影響這一事實(shí)來增加對(duì)產(chǎn)品的信心。

在安裝階段,推薦對(duì)組件進(jìn)行獨(dú)立性能檢測(cè),以防止所購買的組件出現(xiàn)系統(tǒng)性能表現(xiàn)不佳的狀況。在這一期間里需要根據(jù)所選等的對(duì)照組為基礎(chǔ),對(duì)生產(chǎn)商在模擬器清單(電能特性清單)中所表明的值進(jìn)行檢測(cè)。圖五(見左圖)表明在一定程度上來說,選擇不同生產(chǎn)批號(hào)和功率范圍的組件是十分重要的。

銀行或投資商通常會(huì)對(duì)規(guī)定對(duì)一定數(shù)量的組件進(jìn)行測(cè)試。為了簡(jiǎn)化流程,組件都是隨機(jī)進(jìn)行選擇的;在大多數(shù)情況下,這就意味著,如果需要對(duì)50個(gè)組件進(jìn)行測(cè)試,就要寄送兩箱未經(jīng)篩選的組件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。在這種情況下,大對(duì)數(shù)組件都具有相同的生產(chǎn)批號(hào),因此,代表的是同一時(shí)間段內(nèi)的生產(chǎn)狀況。圖六中的例證明確地展現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的小范圍幅度。在實(shí)際操作中,對(duì)同一批次中的25個(gè)組件進(jìn)行測(cè)試,在防止所購買的整批組件在系統(tǒng)層面出現(xiàn)性能不佳所實(shí)際起到的作用不大。

為了規(guī)避組件出現(xiàn)系統(tǒng)層面的性能不佳,取樣流程需要極為謹(jǐn)慎,并且對(duì)結(jié)果評(píng)估的準(zhǔn)確性要求極高。在Fraunhofer ISE實(shí)驗(yàn)室中,對(duì)晶硅組件所進(jìn)行的測(cè)試均遵循業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的1.6%不確定性[11],對(duì)于薄膜組件,則會(huì)使用較高一點(diǎn)的不確定性標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于評(píng)估來說,將可能對(duì)實(shí)地使用中的性能產(chǎn)生影響的初始效用考慮在內(nèi)也是極為重要的。晶硅組件在實(shí)際運(yùn)行的前幾個(gè)小時(shí)中會(huì)損失3%的功率[12],這一衰減通常會(huì)在10-20 kWh/m2的日照曝光度范圍內(nèi)完成,組件性能隨后則保持穩(wěn)定。為滿足DIN EN50380:2003-09[13]標(biāo)準(zhǔn)要求,組件需在經(jīng)過20kWh/m2及以上的日照曝光度后,達(dá)到銘牌和數(shù)據(jù)表中所規(guī)定的STC標(biāo)準(zhǔn)下的額定功率。

對(duì)于薄膜光伏組件來說,確定實(shí)地操作過程中的功率需要極為專業(yè)的技術(shù)知識(shí)[12, 14]。根據(jù)所使用的技術(shù)不同,初始衰減或暗儲(chǔ)能的影響會(huì)改變功率。因此,預(yù)處理過程就必須在I-V曲線測(cè)量之前進(jìn)行,以將組件調(diào)試至能夠體現(xiàn)實(shí)地操作情形的狀態(tài)(CIGS和CdTe)。

系統(tǒng)測(cè)試

大多數(shù)驗(yàn)收測(cè)試、初始性能與安全評(píng)估或是電站認(rèn)證都是在項(xiàng)目的調(diào)試階段進(jìn)行的。正如前文所提及的,性能比在對(duì)光伏電站的整個(gè)評(píng)估過程中起到了極為關(guān)鍵的作用——這一指標(biāo)顯示出了一套光伏系統(tǒng)的運(yùn)行性能。

除了進(jìn)行虛擬檢測(cè)和安全與零部件測(cè)試外,系統(tǒng)的實(shí)際性能比也將被進(jìn)行鑒定測(cè)試。通過對(duì)比實(shí)際性能比(測(cè)得值)與預(yù)期性能比(模擬值),我們可以獲得關(guān)于系統(tǒng)是否如預(yù)期般運(yùn)行的重要信息。在進(jìn)行性能比計(jì)算時(shí)較為重要的輸入數(shù)據(jù)包括實(shí)際日照輻射值和系統(tǒng)輸出值,這就以為這兩個(gè)數(shù)值需要在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。但是,筆者發(fā)現(xiàn),在很多情況下,測(cè)試所使用的測(cè)量設(shè)備可靠度與準(zhǔn)確度都無法得到保證。

因此,在這種方法中,獲得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過與已安裝一定時(shí)間的、經(jīng)過校準(zhǔn)的高品質(zhì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行比較來得到驗(yàn)證;在必要的情況下,已校準(zhǔn)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果可被用于調(diào)校所獲得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。如果可以對(duì)由于污染遮蔽而造成的實(shí)際功率損耗進(jìn)行測(cè)量,則可獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。該測(cè)試是在選定的組件串上(同時(shí)存在有污染和沒有污染兩種狀況)進(jìn)行的,同時(shí),測(cè)試也對(duì)清洗流程進(jìn)行了評(píng)估,以對(duì)特定場(chǎng)地中污染遮蔽所產(chǎn)生的影響的進(jìn)行估算。

在驗(yàn)證和校準(zhǔn)后,現(xiàn)有的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可用于確定實(shí)際的性能比。為與預(yù)期性能比進(jìn)行比較,所測(cè)得的氣象數(shù)據(jù)(輻照強(qiáng)度、溫度)將通過使用既定程序和系統(tǒng)模型,以及從原始產(chǎn)能預(yù)期中獲得的參數(shù)來模擬性能比(參見圖七、圖八)(見左圖)。

在過去的幾年中,光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)這一程序進(jìn)行開發(fā),并使之能夠適用于當(dāng)前的科學(xué)和技術(shù)水平。在所有特定電站參數(shù)中(如逆變器效率、電纜損耗等),模型中還包括了那些在選定電站中進(jìn)行功率等級(jí)測(cè)量所得出的參數(shù)。

在近幾年中,這一性能驗(yàn)證流程已成功地應(yīng)用于全球各地的公用事業(yè)規(guī)模光伏電站上。結(jié)果顯示,電站的性能可以在幾個(gè)星期內(nèi)就得到精確的評(píng)估,同時(shí),隨著電站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到證實(shí),使得對(duì)現(xiàn)有和未來產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行第三方評(píng)估成為可能。

另一個(gè)重要的方面是,性能評(píng)估應(yīng)該涵蓋光伏系統(tǒng)及其性能所涉及的所有零部件。特別是逆變器,作為發(fā)電方和電網(wǎng)之間的鏈接,對(duì)于電站可靠性和技術(shù)可貼現(xiàn)性來說是極為重要的組成部分。在效率、市場(chǎng)可獲得性和長(zhǎng)期維修/更換費(fèi)用的基礎(chǔ)上,逆變器可以決定一個(gè)投資的成功與否。即使逆變器本身已通過所有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的測(cè)試,在某一特定地點(diǎn)的特定喚醒中,仍舊可能會(huì)導(dǎo)致明顯的產(chǎn)能損失。例如,幾百個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變器、與其他逆變器或是高噪點(diǎn)電網(wǎng)之間的聯(lián)接均可能導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題。因此,對(duì)于系統(tǒng)的技術(shù)可貼現(xiàn)性來說,并非僅僅關(guān)注單個(gè)零部件是極為重要的。

光伏電站運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)

對(duì)商用和公用事業(yè)規(guī)模的光伏安裝系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)和控制是屬于電站運(yùn)行的強(qiáng)制性要求。運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障必通過可靠的方法進(jìn)行檢測(cè),以避免出現(xiàn)重大產(chǎn)能損失。但是,精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)同時(shí)還能顯示出設(shè)備性能是否穩(wěn)定,這一點(diǎn)將可保證項(xiàng)目投資的回報(bào)率;此外,相關(guān)監(jiān)測(cè)還能提供用于記錄系統(tǒng)布局、工藝和所使用零部件的基本數(shù)據(jù)。因此,在評(píng)估項(xiàng)目的銀行可貼現(xiàn)性時(shí),獨(dú)立第三方性能報(bào)告是必要條件。

Fraunhofer ISE實(shí)驗(yàn)室所監(jiān)測(cè)的300多個(gè)光伏電站的標(biāo)桿數(shù)據(jù)顯示,2014年的年度性能比在60-90%之間(見圖九,左圖)。對(duì)于大多數(shù)具有基本的初始質(zhì)量保障和連貫的運(yùn)維合約的新光伏電站來說,所得到的性能比均大于80%。在歐洲中部,現(xiàn)有高質(zhì)量光伏電站的初始性能比預(yù)計(jì)可在85%以上。

已運(yùn)行了15至20年的電站的性能比大多在75%到80%之間。圖十(見左圖)展示了德國北部某4.88kWp電站自1993年投入運(yùn)行以來的性能比演變。該系統(tǒng)在過去20年間具有77%的平均性能比,年度同比波動(dòng)極小,僅為±2.7%。還有其他若干案例顯示,如果能夠采用適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量保障措施,當(dāng)今的太陽能已然能夠成為可靠的能源來源。

結(jié)論

質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)技術(shù)銀行可貼現(xiàn)性的關(guān)鍵因素;這也就意味著需要引入最先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)。適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量保障措施,如工廠認(rèn)證等,可降低組件或系統(tǒng)故障所帶來的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),并同時(shí)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度更高的性能驗(yàn)證。因此,質(zhì)量為系統(tǒng)的財(cái)務(wù)回報(bào)提供了一個(gè)更為明確的前景。對(duì)于零部件供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商來說,當(dāng)不同股東在評(píng)估項(xiàng)目投資過程中采用不同的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),質(zhì)量可以幫助其在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)差異化。

最后,技術(shù)可貼現(xiàn)性從金融機(jī)構(gòu)的角度來看是衡量項(xiàng)目吸引力的一個(gè)指標(biāo)。以往,在對(duì)項(xiàng)目可貼現(xiàn)性進(jìn)行評(píng)估時(shí),往往會(huì)選擇對(duì)特定的零部件進(jìn)行分析,而當(dāng)下,電站的整體質(zhì)量正變得越來越重要。
 
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