光伏回暖，“錢(qián)途”可期，光伏電站投資再次吸引了業(yè)內(nèi)外大量資本的關(guān)注。但在一片叫好聲中，對(duì)一個(gè)行業(yè)的參與者而言，探究其加速生長(zhǎng)背后的理性與客觀，應(yīng)遠(yuǎn)比喝彩和跟風(fēng)更為有力。時(shí)值“3·15國(guó)際消費(fèi)者權(quán)益日”，我們就一起來(lái)談?wù)劰夥娬举|(zhì)量問(wèn)題。
過(guò)去的一年里，嚴(yán)重的電站質(zhì)量問(wèn)題層出不窮：組件負(fù)偏差、電站實(shí)地功率預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確、逆變器高故障率，尤其是組件發(fā)電效率衰減劇速等問(wèn)題屢屢地被媒體見(jiàn)諸報(bào)端。
一、光伏電站質(zhì)量問(wèn)題到底有多嚴(yán)重？
第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)北京鑒衡認(rèn)證中心檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，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(yīng)。甘肅某10MW光伏電站，抽檢發(fā)現(xiàn)高達(dá)58%的光伏組件出現(xiàn)功率明顯衰減。
鑒衡認(rèn)證去年曾對(duì)國(guó)內(nèi)32個(gè)省市，容量3.3GW的425個(gè)包括大型地面電站和分布式電站所用組件進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)光伏組件主要存在熱斑，衰減，隱裂，蝸牛紋等一系列問(wèn)題。結(jié)果顯示，425座太陽(yáng)能電站中，30%建成3年的電站都不同程度出現(xiàn)了問(wèn)題；由于組件的質(zhì)量問(wèn)題有些建成3年的電站設(shè)備衰減率甚至高達(dá)68%。如果組件一年衰減超過(guò)5%，照此速度，5年后這個(gè)電站就將報(bào)廢。
如此嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)為光伏行業(yè)敲響了警鐘，解決光伏電站質(zhì)量問(wèn)題確實(shí)已迫在眉睫?？梢灶A(yù)期，伴隨光伏電站的大規(guī)模建設(shè)，其一，如果將來(lái)繼續(xù)出現(xiàn)大范圍的質(zhì)量問(wèn)題，將導(dǎo)致“災(zāi)難性”的局面；其二，光伏電站的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)成為導(dǎo)致金融和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)不敢進(jìn)入光伏行業(yè)最直接的原因；其三，如果質(zhì)量問(wèn)題上升為安全問(wèn)題，發(fā)電量是0，投資收益都是0——還會(huì)有其它風(fēng)險(xiǎn)，你懂的。
那么，到底是哪些因素導(dǎo)致了電站質(zhì)量問(wèn)題頻出？華夏能源網(wǎng)總結(jié)梳理發(fā)現(xiàn)，光伏產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量是動(dòng)態(tài)的質(zhì)量，不是靜態(tài)的。從太陽(yáng)能整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，從各種部件到運(yùn)輸、生產(chǎn)到設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)維，所有環(huán)節(jié)全部都充滿(mǎn)風(fēng)險(xiǎn)，只解決其中一個(gè)部分或幾個(gè)部分是不夠的。國(guó)電光伏總工程師吳協(xié)祥將問(wèn)題總結(jié)為三類(lèi)：發(fā)電量保證、可靠性、運(yùn)維。也有具備項(xiàng)目實(shí)操的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為“電站問(wèn)題，90%甚至95%以上是安裝、施工問(wèn)題”：怎么看待整個(gè)產(chǎn)業(yè)質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)？最最重要就是在施工上，會(huì)兩三年以后爆發(fā)，十年以后爆發(fā)的基本上是材料問(wèn)題。
二、近年發(fā)生了哪些典型的電站質(zhì)量事故？
過(guò)去的一年里，國(guó)內(nèi)外都陸續(xù)報(bào)道了不少光伏電站的安全事故，多為各種原因引起的火災(zāi)、雷擊、觸電等。最為“有名”的一例是去年5月，蘋(píng)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(diǎn)是大樓屋頂?shù)墓夥M件；現(xiàn)場(chǎng)濃煙四起，光伏組件被燒毀。
再往前，2012年7月，位于德國(guó)某地的光伏電站起火，起火點(diǎn)發(fā)生在屋頂光伏組件的匯流箱處。
而國(guó)內(nèi)的相關(guān)報(bào)道也層出不窮：
2013年8月，某央企新疆博湖50MW光伏電站出現(xiàn)批量蝸牛紋現(xiàn)象，組件出現(xiàn)率75%；
2014年某央企對(duì)青海龍羊峽電站進(jìn)行巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)組件在尚未并網(wǎng)的情況下即出現(xiàn)蝸牛紋問(wèn)題，出現(xiàn)比率70%；
2014年5月青海地方某國(guó)企旗下電站，2013年11月安裝，2014年5月出現(xiàn)批量閃電紋和蠕蟲(chóng)紋現(xiàn)象,總數(shù)量20MW；某央企內(nèi)蒙古50MW電站2013年并網(wǎng)，2014年即開(kāi)始出現(xiàn)大批蝸牛蚊現(xiàn)象，蝸牛蚊及刪線(xiàn)腐蝕出現(xiàn)比率95%；
2014年浙江杭州東站10MW光伏電站1500塊組件出現(xiàn)蝸牛紋現(xiàn)象；2014年山東地區(qū)250MW光伏電站組件30%出現(xiàn)蝸牛紋現(xiàn)象，涉事廠家達(dá)20余家，事后部分組件得到更換，部分組件供應(yīng)商同意修復(fù)；2014年河北陽(yáng)原某100MW光伏電站，其中70MW全部出現(xiàn)嚴(yán)重閃電紋現(xiàn)象。
………….
這是一組令人觸目驚心的數(shù)據(jù)。從時(shí)間的維度上看，數(shù)據(jù)同樣令人不安：因蝸牛紋，閃電紋，蠕蟲(chóng)紋而繼發(fā)組件衰減起于2013年，2014年集中爆發(fā)?！段鞅惫夥娬举|(zhì)量啟示錄:隱憂(yōu)下的設(shè)備選型》一文的作者不完全統(tǒng)計(jì)，以上列舉的數(shù)據(jù)只是冰山一角，2014年全國(guó)地面電站產(chǎn)生同類(lèi)問(wèn)題的就高達(dá)116個(gè)，而截至目前，這個(gè)數(shù)字依然高企不下。
這些問(wèn)題不僅威脅到電站25年的平穩(wěn)運(yùn)行，甚至?xí)T發(fā)產(chǎn)業(yè)投資信用危機(jī)及各種連帶效應(yīng)，導(dǎo)致光伏融資難上加難。
三、哪些因素導(dǎo)致安全問(wèn)題？
由于光伏電站需要長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)營(yíng)20年-25年時(shí)間，投資機(jī)構(gòu)在愈發(fā)關(guān)注光伏電站投資機(jī)會(huì)的同時(shí)，卻表達(dá)出對(duì)電站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力的擔(dān)憂(yōu)。
在貫徹落實(shí)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》，推進(jìn)電力體制改革實(shí)施工作中，由于售電側(cè)的開(kāi)放，越來(lái)越多光伏企業(yè)正積極布局電力市場(chǎng)，而為保證穩(wěn)定的投資回報(bào)率，目前的市場(chǎng)對(duì)電站質(zhì)量、衰減率、穩(wěn)定輸出功率等硬件條件的要求也越來(lái)越更高。
但電站質(zhì)量和安全問(wèn)題依然層出不窮。那么，到底有哪些因素導(dǎo)致了“問(wèn)題”的出現(xiàn)？以下《光伏電站質(zhì)量安全問(wèn)題匯總分析》一文作者，經(jīng)過(guò)走訪大量的光伏電站，將目前光伏電站主要面臨的安全問(wèn)題分為組件和逆變器兩大部分。
組件的安全問(wèn)題主要來(lái)自接線(xiàn)盒和熱斑效應(yīng)：
一、光伏組件接線(xiàn)盒質(zhì)量問(wèn)題評(píng)析
不起眼的接線(xiàn)盒是引起很多組件自燃的“元兇”，接線(xiàn)盒市場(chǎng)較為混亂和無(wú)序。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查顯示，國(guó)外史陶比爾公司出產(chǎn)的MC4光伏連接器由于山寨和人為誤導(dǎo)，大部分人都以為MC4是連接器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)而非這家公司獨(dú)有的產(chǎn)品規(guī)格，因此大量的劣質(zhì)“山寨”連接器流入市場(chǎng)被制成接線(xiàn)盒賣(mài)給組件企業(yè)。
劣質(zhì)連接器由于內(nèi)部粗糙不平，接觸點(diǎn)較少，使電阻過(guò)高引燃接線(xiàn)盒，進(jìn)而燒毀組件背板引起組件碎裂。建議組件企業(yè)在選購(gòu)接線(xiàn)盒時(shí)，將質(zhì)量而非價(jià)格作為優(yōu)選，同時(shí)對(duì)連接器等關(guān)鍵零部件進(jìn)行考察，從源頭消滅隱患。
二、組件熱斑問(wèn)題成因及解決建議
在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能電池一般是由多塊電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)，以獲得所期望的電壓或電流的。為了達(dá)到較高的光電轉(zhuǎn)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(guò)程中，可能出現(xiàn)一個(gè)或一組電池不匹配，如：出現(xiàn)裂紋、內(nèi)部連接失效或遮光等情況，導(dǎo)致其特性與整體不諧調(diào)。
在一定條件下，一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽(yáng)電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽(yáng)電池組件此時(shí)會(huì)發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能?chē)?yán)重的破壞太陽(yáng)電池。
逆變器、匯流箱及運(yùn)維部分：
一、直流側(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)大、易起火
傳統(tǒng)方案組件經(jīng)直流匯流箱、直流配電柜到逆變器，電壓高達(dá)1000V，直流拉弧起火和長(zhǎng)距離直流輸電起火給電站帶來(lái)很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。匯流箱、配電柜易被燒毀、進(jìn)水等。
案例：2014年8月，武漢某屋頂光伏電站發(fā)生著火，彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個(gè)大洞，廠房?jī)?nèi)設(shè)備燒毀若干，損失慘重。最終分析原因?yàn)椋河捎谑┕せ蚱渌驅(qū)е履硡R流箱線(xiàn)纜對(duì)地絕緣降低，在環(huán)流、漏電流的影響下進(jìn)一步加劇，最終引起絕緣失效，線(xiàn)槽中的正負(fù)極電纜出現(xiàn)短路、拉弧，導(dǎo)致了著火事故的發(fā)生。
二、直流線(xiàn)纜觸電風(fēng)險(xiǎn)高，危害人身安全故
傳統(tǒng)集中式方案，每個(gè)逆變器100多組串正負(fù)極并聯(lián)在一起，當(dāng)任意的組串正極和負(fù)極漏電，1000V的直流高壓，觸電將無(wú)可避免。漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)電站都是開(kāi)放式電站，漁民、農(nóng)民經(jīng)常出入，一旦線(xiàn)纜對(duì)地或者魚(yú)塘出現(xiàn)絕緣破損，1000V高壓直流對(duì)水塘漏電，將可能導(dǎo)致人畜觸電安全事故。
三、熔絲故障率高，容易引發(fā)著火風(fēng)險(xiǎn)
傳統(tǒng)電站采用熔絲設(shè)計(jì)增加了直流節(jié)點(diǎn)，電站即使使用熔絲，也不能有效地保護(hù)組件；而且在過(guò)載電流情況下，熔絲還會(huì)因熔斷慢，發(fā)熱高，引發(fā)著火風(fēng)險(xiǎn)。
幾乎所有的傳統(tǒng)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(yùn)維人員反饋夏季平均每天熔絲故障數(shù)量達(dá)5-6個(gè)。
四、逆變器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確
1.逆變器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。內(nèi)蒙某電站集中式逆變器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際發(fā)電量嚴(yán)重不符，監(jiān)控上報(bào)值比實(shí)際值虛高了3%。
2.逆變器或者直流匯流箱數(shù)據(jù)采樣精度不夠，造成故障信息判斷不準(zhǔn)確、不及時(shí)。
五、集裝箱設(shè)計(jì)易燒機(jī)；IP20、風(fēng)扇設(shè)計(jì)無(wú)法隔離塵沙，設(shè)備腐蝕損壞；組串式逆變器噪音污染大。
六、傳統(tǒng)方案PID衰減嚴(yán)重，抑制方法危害人身安全
常熟某漁光互補(bǔ)電站，電站運(yùn)行2年多，部分電池板衰減嚴(yán)重，達(dá)到30%以上，最高的衰減達(dá)到50%。傳統(tǒng)抑制PID的方法是采用負(fù)極接地，但該方案存在極大的安全隱患，特別是漁光互補(bǔ)電站容易漏電導(dǎo)致觸電，如果直接將負(fù)極接地，等于只要正極一旦對(duì)地漏電，作業(yè)人員和魚(yú)類(lèi)觸電將無(wú)可避免。
七、電站運(yùn)維效率低下：逆變器廠家很多、質(zhì)量參差不齊，無(wú)法快速定位故障，故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、損失大
1.逆變器廠家多，很多廠家倒閉或者退出市場(chǎng)，使電站后期運(yùn)維變得很困難。
2.無(wú)法快速定位故障，電站運(yùn)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(kāi)總開(kāi)關(guān)，逐個(gè)手動(dòng)測(cè)量每一組串的電壓和熔絲狀態(tài)，效率異常低下。更嚴(yán)重的是，檢查完后忘記閉合匯流箱總開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致當(dāng)月發(fā)電量損失近30%。因是山地電站，加之運(yùn)維人員數(shù)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(fā)現(xiàn)。
3.逆變器故障恢復(fù)時(shí)間太長(zhǎng)，損失很大。
一臺(tái)逆變器遭遇故障而影響發(fā)電，將導(dǎo)致整個(gè)子陣約50%的發(fā)電量損失。集中式逆變器必須由專(zhuān)業(yè)人員檢測(cè)維修，配件體積大、重量重，從故障發(fā)現(xiàn)到故障定位，再到故障解除，周期漫長(zhǎng)。
本文資料采用：《光伏電站質(zhì)量安全問(wèn)題匯總分析》；《西北光伏電站質(zhì)量啟示錄:隱憂(yōu)下的設(shè)備選型》；《全面解析：光伏電站投資風(fēng)險(xiǎn)何在？》
