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光伏发电入网的难点是什么

紧张的芒果
和谐的战斗机
2022-12-23 16:51:59

光伏发电入网的难点是什么?现在技术成熟?有多少平方才能上网,家庭电站现实?

最佳答案
英勇的冰棍
外向的水池
2026-04-26 07:40:20

光伏发电入网实际上是分布式发电的入网,单电源网络的潮流将变为多电源网络的潮流,由此可能产生保护误动作、重合闸配合等一系列的问题。

目前来说技术不是很成熟。

要比较大才能达到一定的经济规模从而产生效益,本质问题不是上不上网,而是效益问题,希望你思考一下。目前技术不太成熟,随着智能电网各种技术的全方位发展,未来或许可以实现这一目标。

转自:吴晨诚 NJUST

最新回答
年轻的跳跳糖
天真的洋葱
2026-04-26 07:40:20

比较值得。

太阳能发电主要难点在电能的存储。而电能存储主要是电瓶。以车用电池为例,一千瓦时大约是500元左右。而一般家庭需要大约5千瓦时的的存储容量,而寿命大约3年,也就是平均每年约800元,所以家里安装太阳能发电是比较值得的。

高性能的太阳能电池组件通过支架被集中安装在屋顶上,经过串联并联后组成太阳能电池方阵,太阳能电池方阵吸收太阳光,产生直流电,经过光伏逆变器后转化为可供家里使用的交流电,上传电网。

家用太阳能发电注意事项

1坡屋顶安装技巧

光伏组件主要采用顺坡架空安装方式,同时组件与屋面之间的垂直距离满足安装和通风散热间隙的要求。光伏阵列相对于屋顶平行铺设,支架采用钢制预埋件点阵式固定横梁。

2平屋顶安装技巧

平屋顶的结构选型可根据屋顶完成面的实际做法,选择相应的支架系统,以当地年发电总量最大值所对应的倾角作为支架的安装倾角。另外,平屋顶的光伏系统防水层至关重要,要使用防水卷材、水泥砂浆保护层、瓷砖等做好防水工作。

3彩钢屋顶安装技巧

彩钢瓦一般是家庭工厂或者是大型工业厂房使用,它的安装方式和坡屋顶的区别就在于支座的安装方式不一样。如果在屋顶的结构承载力满足的情况下,可以把倾角翘起来,加大安装角度。

无私的画板
斯文的哑铃
2026-04-26 07:40:20
随着国家对光伏产业的大力扶持,各地光伏电站项目也是如火如荼的建设中,光伏电站逐年增加,使得日照好、地势平坦、建设条件好的土地资源日趋减少,依靠农业、湖泊、山地等建设条件次之的土地逐渐成为光伏电站的土地建设资源,尤其以山地光伏电站建设,近年逐步增加。下面广东太阳库技术人员将结合自身实际建设的多个山地光伏项目经验,分享山地电站设计方案、设备选型、施工建设等光伏建设中需注意的要点,以便光伏从业人员和投资者以参考。

  一、山地光伏电站特点

  山地光伏电站是指在山地、丘陵等复杂地形条件下建设的光伏电站,建设地表起伏不平、朝向各异、局部伴有山沟,地形可使用面积不规则、分散,设计难度大,建设成本高、发电效率减少等特点。

  二、山地光伏电站设计难点

  根据资源情况、山体地形条件、周围环境,在满足技术规范和要求的基础上,如何选择组件、逆变器、支架安装方式、系统设计方阵排布、阵列遮挡计算、防雷接地设计、集电线路跨渠跨沟设计、场内道路、给排水,优化系统效率、保证电站有较好的经济性、可靠性、安全性,这些都是光伏电站的设计难点。

  三、山地光伏电站设备选型

  山地光伏电站设备选型在选择组件、汇流箱、箱变、可调支架需注意外,比较重要的是逆变器选型。目前可用于山地的逆变器有四种,A型组串式逆变器(40KW)、B型山地形集中式逆变器(500-630KW)、C型常规集中式逆变器(500-630KW)、D型集散式逆变器(500-630KW)。四种逆变器各有特点,现简单介绍四种逆变器适用情况供行业能人士参考。

  A型组串式逆变器(40KW)

  组串式逆变器单台容量小,适合山地电站的应用,相对可以带来更高的发电量。但由于组串式逆变器单台容量小,建议小型山地光伏电站使用,如在大型山地形地面电站使用组串逆变器达上千台后,容易造成系统谐波震荡,给电站带来一定安全风险。

  B型山地型集中式逆变器(500-630KW)

~ 1 / 2 ~

  山地型集中式逆变器适用于大型山地电站,多组MPPT的逆变器设计是针对山丘电站开发的方案机型,保持集中型逆变器在经济性、稳定性、和电网友好性的优势同时,将同一朝向布置的组件规模控制在125KW,兼顾了设计施工的可行性和运营发电的高效性。

  C型常规集中式逆变器

  适用于常规平坦地形逆变器只有1-2路MPPT,易受现场各种复杂情况的影响,导致MPPT跟踪曲线出现多个波峰对系统寿命、发电量都有影响。

  D型集散式逆变器(500-630KW)

  集散式逆变器通过提升系统交直流端口电压、降低线损等传输损耗、采用多路MPPT技术,减小组件各种失配损失,提高发电量,但目前由于集散式逆变方案稳定性、故障率、维护成本较高也并非山地最优的逆变器选择。

  四、山地光伏建设难点

  (1)山地光伏电站大部分场址原理交通主干道,在了解地形地貌的基础上修建进场道路及施工部署较常规电站难

  (2)支架强度较平地高,因山地地表往往有植被覆盖,地区容易形成不同于平地的山风,按照平地支架强度(承载力和抗拔力)设计,建成后支架损毁率增加

  (3)场内高低起伏,施工难度大,遇雨季时,需注意山洪、山体滑坡、坍塌等自然灾害

  (4)因场址坎坷不平,造成支架及基础强度提高,施工时对设备及施工方法要求提高。

  综上所述,如何在地形地貌、地质条件复杂的山体上建设光伏电站相对于平地建设光伏电站更为困难对于整个项目勘测、设计、设备选型、施工提出更高要求。

开心的雪碧
清脆的香水
2026-04-26 07:40:20

        您好!绿合岛非常高兴能为您解答!小岛认为,如今,在山区中形态比较好的地大都变作农田,剩余的便愈发“寸土寸金”,而留给光伏人可用于开发的山地,其复杂性与日俱增。 本篇文章通过对部分山地光伏电站的分析,以小见大总结出几点对于山地光伏电站如何做到最大收益的建议。

一 地面光伏电站的选址分析

在进行山地光伏电站选址时,具体流程如下表所示:

1.山地光伏电站的特点

1)山坡朝向差异大,容易受山体阴影影响

山区地形复杂,高差变化大,阴影的部分大部分是由于山体阴影产生的,所以合理的选区布置区域很重要。

2)山地地形本身或阵列之间的局部遮挡

山区地势高低不一,若施工过程中没有合理设计支架高度,将会出现阵列局部互相遮挡的现象。

3)光伏阵列分散、分区复杂,难以实现设计和设备选型的标准化

所以山地光伏电站地形复杂、高差变化大,合理的选取阵列布置区域、设置阵列间距、倾角、方位角,均是设计的重点和难点。

2.山地地形三维模拟及日照阴影分析

通过分析平面日照等时图,可以剔除山体因地形造成的自身遮挡区域,筛选出布置光伏方阵的可用区域。

3.山地光伏电站选址时的误区

1)山地≠山坡,大坡度≠复杂

复杂山地的概念绝不是山坡或大坡度能够诠释的。所谓复杂山地,是沟壑交错、多种朝向坡面相互过渡,地质、水文条件十分复杂的地块,在设计之初就要求设计团队充分考虑到微地形的变化。如果不加以考虑,很容易出现组件遮挡问题,给后期的布置和施工方面也会面临不小的麻烦。

这要求设计师一定要多跑现场,认真做地图分析与阴影分析。按照常规布置,山区中有些区域无论从设计角度还是施工角度都非常容易上手。但在阴影分析之后,这些区域就变成了遮挡区,不利于做布置方案,初期便需要剔除。

上图没有考虑到地形的变化给组件带来的变化,在近中午时分便已出现遮挡。

上图所显示的左下角也是一个地形变化的深沟,因为在设计初期考虑到了阴影拉长,所以在布置组件时便和后面的一排做了相应距离的拉长,以避免遮挡。这种阴影条件在设计起初就要考虑的非常仔细,在布置完现场以后,要对现场条件,尤其是恶劣的地形区域做重点排查。这样可以避免后期的损失

2)正南坡?东西坡?谁是真“鸡腿”?

按照常规设计,复杂山地中的组件布置一般是以正南坡为主,但东西坡就真的不堪大用吗?

上表是自云南投产一年多的山地光伏电站采集而来的数据,20号方阵是正南坡,42号是偏南坡,11号是西坡。对三个方阵的数据进行一年的采集后,取平均值进行比较,按照运营小时数正南坡运营时间是最长的,但发电量却并不是最大的,反而是最小的。而西坡这边发电量才是一年之中最大的。

3)最佳倾角≠最大收益

支架倾角的选择是山地光伏电站设计的重要环节。以前很简单,稍微计算一下。但最佳倾角并不能等同于电站的最大收益,如果想要电站拥有最大收益,度电成本的重要性要高于最佳倾角。

以上图项目为例,28度是这个项目计算得出的最佳倾角。但经比较,从21度到35度,随着倾角的变化,装机量都是在下降的,这三条曲线没有办法判断出哪个角度才能创造出最大收益。所以不能单以技术上的最佳倾角来判断电站的最大收益点。因此在设计上需要引入度电成本的概念。

光伏区造价+升压站等固定投资比上总发电量。这三个值比出来之后,将数据再次汇成表格,最佳倾角此时便已不是28度了,在24度时,投入产出比才是最高的。因此在做山地光伏电站设计时,不能单以技术角度来判断电站的好与坏,更要从整体成本出发进行设计才能取得最好的收益。

二 山地光伏电站的建设分析

1.山地光伏电站逆变器的选择

1)集中型逆变器应用实例:

a布置阵列集中

b光伏组件朝向一致

c山体坡度基本为南向

集中型逆变器应用实例 

2)组串型逆变器应用实例:

a布置场地地形复杂

b阵列布置较为分散

c光伏方阵容量差异大

d光伏组件朝向各异

组串型逆变器应用实例

下图是两套完整的工程方案,一个集中型、一个组串型。这个表格中计算出来的组串比集中式总的系统效率大约提升了3个点。

山地光伏电站不同逆变器方案效率分析图

3.山地光伏电站支架形式选择

山地光伏电站支架主要采用固定式安装,安装方式主要包括单立柱光伏支架、单立柱抱箍光伏支架、双立柱光伏支架,各种支架具体区别如下表所示:

4.山地光伏电站支架施工方案

由于山区地形起伏较大,对光伏支架的安装带来极大的麻烦,尤其是保证光伏组件倾角一致的条件下,对前、后立柱的调节要求较高,故山区电站支架应具有较大范围的调节能力。一般采用以下措施:

1)设计典型的光伏支架形式,根据地形及总图布置,施工人员现场对前、后立柱进行下料。前、后立柱通过后穿孔的方式进行连接。

2)在一些山地光伏电站设计中,可根据地形图进行前、后立柱高度分组设计,提供各立柱分组长度,减少钢构件在现场施工的工序,最大限度的减少钢构件的浪费。

3)采用单立柱光伏支架,可减少部分现场调节的工程量。

5.山地光伏电站集电线路设计方案

1)电缆直埋方案

本方案为经济性最好方案,但对于山地光伏电站来说,仅限于图层较厚,可以开挖的情况。

2) 电缆沿桥架敷设方案

本方案为经济性较好方案,适用于地表无法开挖、地表岩石的情况。

3)电缆架空敷设

本方案经济型一般方案,一般采用钢杆形式架空敷设,主要适用于山体情况较复杂,且光伏阵列布置分散的情况。

沿桥架敷设方式

架空敷设方式

三 关于山地光伏电站的几点总结

一是大自然的鬼斧神工,不应一概否定也不应简单应付,精细分析,既要吃肉、也能啃骨头,最大限度榨取地形的“剩余价值”;

二是运用三维地形阴影遮挡分析,将看似复杂凌乱的山地梳理出头绪,分区块设计和评估;

三是山地光伏电站设计中应重点分析阴影变化规律,根据太阳小时变化规律、地形东西坡变化规律及度电成本的分析,提出最优发电间距及倾角。

本文资料采用:《复杂山地光伏设计之细节分享》;《建设山地光伏电站必须要掌握六大要点》。

希望小岛的回答能帮到您,如果您觉得满意,请麻烦您高抬贵手帮小岛采纳哟,祝您及您的家人永远幸福安康!

迅速的胡萝卜
奋斗的大门
2026-04-26 07:40:20
直流控制器、逆变器通常十分可靠,可以使用多年。但是有时因设计不好,电子元器件经过长期运行可能会被损坏,雷击也可能导致元器件损坏。

要定期检查控制器、逆变器与其它设备的连线是否牢固,检查控制器、逆变器的接地连线是否牢固,按需要固紧检查控制器、逆变器内电路板上的元器件有无虚焊现象、有无损坏元器件,按照需要进行焊接修复或更换。

防雷装置

夏季多雨水雷电,定期测量接地装置的接地电阻值是否满足设计要求定期检查各设备部件与接地系统是否连接可靠,若出现连接不牢靠,必须要焊接牢固在雷雨过后或雷雨季到来之前,检查方阵汇流盒以及各设备内安装的防雷保护器是否失效,并根据需要及时更换。

人员定期培训

培训工作首先是针对专业技术人员进行培训,针对运行维护管理存在的重点和难点问题,组织专业技术人员进行各种专题的内部培训工作,并将技术人员送出去进行系统的相关知识培训,提高专业技术人员的专业技能

对电站操作人员的培训也是必不可少的,这部分人员通常是当地选派的,由于当地人员文化水平较低,因此培训工作首先从最基础的电工基础知识讲起,并进行光伏电站的理论知识培训、特种作业培训、实际操作培训和电站操作规程的学习。

经过培训后,使其了解和掌握光伏发电系统的基本工作原理和各设备的功能,并要达到能够按要求进行电站的日常维护工作,具有能判断一般故障的产生原因并能解决的能力。

建立通畅的信息通道

设立专人负责与电站操作人员和设备厂家的联系工作。当电站出现故障时,操作人员能及时将问题提交给相关部门,同时也能在最短的时间内通知设备厂家和维修人员及时到现场进行修理。

贪玩的大叔
哭泣的大神
2026-04-26 07:40:20
光伏运维比风电运维哪个更复杂

一直以来,光伏发电存在着重建设、轻运维的现象。截至2019年3月份,我国光伏并网装机量已接近180GW,总体看,光伏电站的运维存在着标准缺失、技术和管理水平不高、专业和集约化程度不够、效率低下等方面的问题。运维问题,已成为制约产业健康发展的瓶颈之一。光伏产业要实现高质量发展,除了要有较高的工程建设质量,还需要有高水平的运维服务,本文将针对提升光伏发电站运维质量的重点和难点,谈一些认识和看法。

光伏发电站运维的重点和难点

重点和难点1:完善流程、规范运做,不断提高运维的基础保证能力和流程管控水平

迅速的跳跳糖
成就的斑马
2026-04-26 07:40:20
建立完善的技术文件管理体系

对每个电站都要建立全面完整的技术文件资料档案,并设立专人负责电站技术文件的管理,为电站的安全可靠运行提供强有力的技术基础数据支持。

1.建立电站设备技术档案和设计施工图纸档案

这是电站的基本技术档案资料,主要包括:设计施工、竣工图纸验收文件各设备的基本工作原理、技术参数、设备安装规程、设备调试的步骤所有操作开关、旋钮、手柄以及状态和信号指示的说明设备运行的操作步骤电站维护的项目及内容维护日程和所有维护项目的操作规程电站故障排除指南,包括详细的检查和修理步骤等。

2.建立电站的信息化管理系统

利用计算机管理系统建立电站信息资料,对每个电站建立一个数据库,数据库内容包括两方面,一是电站的基本信息,主要有:气象地理资料交通信息电站所在地的相关信息(如人口、户数、公共设施、交通状况等)电站的相关信息(如电站建设规模、设备基本参数、建设时间、通电时间、设计建设单位等)。二是电站的动态信息,主要包括:

(1)电站供电信息:用电户、供电时间、负载情况、累计发电量等

(2)电站运行中出现的故障和处理方法:对电站各设备在运行中出现的故障和对故障的处理方法等进行详细描述和统计。

3.建立电站运行期档案

这项工作是分析电站运行状况和制定维护方案的重要依据之一。日常维护工作主要是每日测量并记录不同时间系统的工作参数,主要测量记录内容有:日期、记录时间天气状况环境温度蓄电池室温度子方阵电流、电压蓄电池充电电流、电压蓄电池放电电流、电压逆变器直流输入电流、电压交流配电柜输出电流、电压及用电量记录人等。当电站出现故障时,电站操作人员要详细记录故障现象,并协助维修人员进行维修工作,故障排除后要认真填写《电站故障维护记录表》,主要记录内容有:出现故障的设备名称、故障现象描述、故障发生时间、故障处理方法、零部件更换记录、维修人员及维修时间等。电站巡检工作应由专业技术人员定期进行,在巡检过程中要全面检查电站各设备的运行情况和运行现状,并测量相关参数。并仔细查看电站操作人员对日维护、月维护记录情况,对记录数据进行分析,及时指导操作人员对电站进行必要的维护工作。同时还应综合巡检工作中发现的问题,对本次维护中电站的运行状况进行分析评价,最后对电站巡检工作做出详细的总结报告。

4.建立运行分析制度

依据电站运行期的档案资料,组织相关部门和技术人员对电站运行状况进行分析,及时发现存在的问题,提出切实可行的解决方案。通过建立运行分析制度,一是有利于提高技术人员的业务能力,二是有利于提高电站可靠运行水平。

完善维护管理的项目内容

不断总结维护管理经验,制定详细的巡检维护项目内容,保证巡检维护时不会出现漏项检查的现象,维护工作水平不断提高。

1.光伏阵列

设计寿命能达到20年以上,其故障率较低,当然由于环境因素或雷击可能也会引起部件损坏。其维护工作主要有:

保持光伏阵列采光面的清洁。在少雨且风沙较大的地区,应每月清洗一次,清洗时应先用清水冲洗,然后用干净的柔软布将水迹擦干,切勿用有腐蚀性的溶剂冲洗,或用硬物擦拭。清洗时应选在没有阳光的时间或早晚进行。应避免在白天时,光伏组件被阳光晒热的情况下用冷水清洗组件,很冷的水会使光伏组件的玻璃盖板破裂。

定期检查光伏组件板间连线是否牢固,方阵汇线盒内的连线是否牢固,按需要紧固检查光伏组件是否有损坏或异常,如破损,栅线消失,热斑等检查光伏组件接线盒内的旁路二极管是否正常工作。当光伏组件出现问题时,及时更换,并详细记录组件在光伏阵列的具体安装分布位置。

检查方阵支架间的连接是否牢固,支架与接地系统的连接是否可靠,电缆金属外皮与接地系统的连接是否可靠,按需要可靠连接检查方阵汇线盒内的防雷保护器是否失效,按需要进行更换。

2.蓄电池组

由于光伏电站是利用太阳能进行发电的,而太阳能是一种不连续、不稳定的能源,容易使得蓄电池组出现过充过放和欠充电的状态。蓄电池组是光伏电站中最薄弱的环节,应对蓄电池进行定期检查和维护观察蓄电池表面是否清洁,有无腐蚀漏液现象,若外壳污物较多,用潮湿布沾洗衣粉擦拭即可。观察蓄电池外观是否有凹瘪或鼓胀现象每半年应至少进行一次电池单体间连接螺丝的拧紧工作,以防松动,造成接触不良,引发其它故障。在维护或更换蓄电池时,使用的工具(如扳手等)必须带绝缘套,以防短路。蓄电池放电后应及时进行充电。若遇连续多日阴雨天,造成蓄电池充电不足,应停止或缩短电站的供电时间,以免造成蓄电池过放电。电站维护人员应定期对蓄电池进行均衡充电,一般每季度要进行2~3次。对停用多时的蓄电池(3个月以上),应补充充电后再投入运行。冬季要做好蓄电池室的保温工作,夏季要做好蓄电池室的通风工作,蓄电池室温度应尽量控制在5℃~25℃之间。

每年要对蓄电池进行1~2次维护工作,主要是测量记录单体蓄电池电压和内阻等参数,将实际测量数据与原始数据进行比较,一旦发现个别单位电池的差异加大,应及时更换处理。

3.直流控制器及逆变器

直流控制器、逆变器通常十分可靠,可以使用多年。有时因设计不好,电子元器件经过长期运行可能会被损坏,雷击也可能导致元器件损坏。定期检查控制器、逆变器与其它设备的连线是否牢固,检查控制器、逆变器的接地连线是否牢固,按需要固紧检查控制器、逆变器内电路板上的元器件有无虚焊现象、有无损坏元器件,按需要进行焊接或更换。

检查控制器的运行工作参数点与设计值是否一致,如不一致按要求进行调整。检查控制器显示值与实际测量值是否一致,以判断控制器是否正常。

4.防雷装置

定期测量接地装置的接地电阻值是否满足设计要求定期检查各设备部件与接地系统是否连接可靠,若出现连接不牢靠,必须要焊接牢固在雷雨过后或雷雨季到来之前,检查方阵汇流盒以及各设备内安装的防雷保护器是否失效,并根据需要及时更换。

5.低压配电线路

(1)架空线路

架空线路日常巡检主要是检查危及线路安全运行的内容,及时发现缺陷,进行必要的维护。巡视维护工作内容主要包括:架空线路下面有无盖房和堆放易燃物架空线路附近有无打井、挖坑取土和雨水冲刷等威胁安全运行的情况导线与建筑物等的距离是否符合要求导线是否有损伤、断股,导线上有无抛挂物绝缘子是否破损,绝缘子铁脚有无歪曲和松动,绑线有无松脱有无电杆倾斜、基础下沉、水泥杆混凝土剥落露筋现象拉线有无松弛、断股、锈蚀、底把上拨、受力不均、拉线绝缘子损伤等现象。

(2)照明配线

照明配线包括接户线、进户线和室内照明线路。因照明配线、室内负荷与人接触的机会多,更应加强管理维护,以确保安全运行。主要维护工作有:瓷瓶有无严重破损及脱落墙板是否歪斜、脱落导线绝缘是否破损、露芯,弛度松紧应适宜各种绝缘物的支撑情况,导线的支撑是否牢固有无私拉乱接现象进户线上的熔丝盒是否完整,熔丝是否合格导线以及各种穿墙管的外表情况进户线的固定铅皮卡是否松动等。另外要检查接户线与建筑物的距离是否满足相关规程和规范要求。

加强人员培训

培训工作主要是针对两方面的人员进行,一是对专业技术人员进行培训,针对运行维护管理存在的重点和难点问题,组织专业技术人员进行各种专题的内部培训工作,并将技术人员送出去进行系统的相关知识培训,提高专业技术人员的专业技能二是对电站操作人员的培训,这部分人员通常是当地选派的,由于当地人员文化水平较低,因此培训工作首先从最基础的电工基础知识讲起,并进行光伏电站的理论知识培训、特种作业培训、实际操作培训和电站操作规程的学习。经过培训后,使其了解和掌握光伏发电系统的基本工作原理和各设备的功能,并要达到能够按要求进行电站的日常维护工作,具有能判断一般故障的产生原因并能解决的能力。

建立通畅的信息通道

设立专人负责与电站操作人员和设备厂家的联系工作。当电站出现故障时,操作人员能及时将问题提交给相关部门,同时也能在最短的时间内通知设备厂家和维修人员及时到现场进行修理。

醉熏的机器猫
柔弱的哈密瓜
2026-04-26 07:40:20
组件回收是光伏产业链上的最后一环,也被视为整个光伏绿色产业链的“最后一公里”。

随着光伏发电的大规模利用, 退役和废旧光伏组件的回收利用 成为越来越突出问题,同时也为行业带来了巨大的新商机。如今,这一新兴产业已经处于爆发的前夕。

一、组件回收——必要性与紧迫性并存

随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧,碳达峰、碳中和已成为全球的共识,光伏新能源作为各国实现气候目标的重要途径之一,装机容量更是快速增长。

2021年,全球新增光伏装机量达到183GW,同比增长30%以上。据BNEF彭博新能源财经预计,到2030年这一数字将增加到334GW。我国作为光伏产业发展最成熟的国家,光伏发电累计装机容量已超过200GW,预计2030年新增装机水平将达到105GW~128GW。

未来光伏发电的装机规模,无疑将由“GW时代”跨越至“TW时代”。

但与此同时,光伏发电的大规模应用,却不可避免地衍生出了废旧光伏组件的回收问题。

据国际能源机构一组预测数据显示,2030年,全球光伏组件回收将达800万吨左右,迎来回收大潮。2050年,全球则会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。

其中, 中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件,在2050年将达到约2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。

如此大量的废旧光伏组件如果处理不当,给环境、社会带来不良影响无疑将不可小觑。

但如果处理得当,则不仅可以助力资源的循环再利用,缓解资源短缺,还能够培育新兴产业,创造更多就业价值,同时真正实现光伏全生命周期的绿色发展,促进光伏产业的可持续发展。

组件回收必要性与紧迫性并存,但当前组件回收工作仍然面临着诸多挑战。

二、组件回收目前面临的难点有哪些?

1、非法遗弃和非法倾倒

安装在建筑物屋顶上的分布式光伏电站,往往会随着建筑物的拆除而废弃。在土地上搭建的地面电站则可能随着土地租赁到期被拆掉,如果业主无法支付或准备回收处理的费用,那么废弃的组件很可能会被放置在原处,或者被非法倾倒在其他土地上。

2、有害物质泄漏和扩散的潜在威胁

实际上,大多数废弃光伏电池板件的归宿是被当做废品卖到废品回收站。

我们知道,根据电池板的类型,太阳能电池板含有铅、硒和镉等有害物质。当电池板被卖到废品回收站后,很少有人知道其中有这么多有害物质,也就很少会进行适当的废弃处理。

3、处理场所短缺

以日本为例,自2012年日本引入FIT(可再生能源固定价格收购)制度开始,光伏发电装机规模明显扩大且扩大速度持续提升。按照光伏组件25年的生命周期来计算,预计会在2040年左右进入密集报废期,每年约产生80万吨的废弃光伏电池板。如果把这些电池板铺开, 面积相当于182个天安门广场, 高峰期可能导致回收处理场所的暂时短缺。

4、技术难点

目前已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种,包括 物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。

①物理分离法

物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。

②有机溶剂溶解法

有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片,用有机溶剂溶解封装材料EVA,使玻璃与电池片分离,此方法可以获取整块完整的电池片。

③热处理与化学方法相结合法

热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料EVA去除干净,得到纯净的电池片,再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除,得到纯净的硅片。

以上方法中,无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且剩下的废液也难处理;而物理分离法也不够完善,未能分离各单一的组分。同时,对含氟背板的回收问题,也是一个难点。我国光伏退役回收工作的重要参与者、带头人,中国科学院电工研究所高级工程师吕芳表示:“过去90%的光伏组件背板是含氟背板,不能烧、埋,否则会带来不可逆的环境污染,对人体也有重大危害。”

光伏组件的回收处理方法仍有待探索。

5、高成本

无锡尚德总裁何双权曾发文指出,目前很大一部分组件建于偏僻的西北地区或位于屋顶之上,增加了运输成本,同时需要购置专门的回收设备与相关材料,加上技术尚不成熟,投资消耗较大,回收物质的纯度却不高,以及尚未形成大规模的操作形式,因此 光伏组件回收成本仍高。

高成本仍是光伏组件回收市场难以回避的一个“门槛”。

三、光伏组件回收正呈产业化趋势

尽管光伏组件回收还面临着诸多棘手难题,但光伏的飞速发展和大规模应用,正为这一新兴产业的诞生和发展不断添火。

过去数年,韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上一直积极布局。

欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”,还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。2017年,又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准,并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。

2018年, 法国建立了世界首个光伏组件回收工厂 ,对光伏组件材料的回收利用率超95%;

2021年,澳大利亚正式批准Clive Fleming成立澳洲首家光伏组件回收工厂Claiming PV,尚德、阿特斯、英利、韩华等公司参与技术支持;

在国内,光伏组件回收发展起步于“十二五”规划,依托于科技部“863”课题计划,经历了长达10年的实验室研究,在技术上可与国外并驾齐驱。

2019年4月,国家科技部的国家重点研发计划可再生能源和氢能技术重点专项“成套技术和装备项目”开始实施,英利集团、晶科能源等13家光伏企业联手中国科学院等众多科研院所,针对光伏组件的回收技术、关键装备研制、回收处理示范线、回收标准体系和监管机制,积极展开探索。

同时,自2017年起,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河公司”)还率先自主开展光伏组件环保处理、回收的关键技术和装备的研究。截止2021年12月底, 黄河公司已建成我国首条组件回收中试线 ,闭环形成多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价及组件回收的垂直一体化光伏全产业链。

三、亟待更多力量的加入

中国科学院电工研究所高级工程师、中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长吕芳表示:“未来,光伏组件回收将成为光伏产业链的新产业增长点,必然会有人进入,不管是资本方还是工业界等都会进入。”而当前国内光伏组件回收技术正是需要“百花齐放”。

期待未来随着更多力量的加入,如何低成本地实现光伏废弃组件的回收利用和无害化处理等一系列问题,都能够得到逐一破解,真正实现光伏全生命周期的绿色发展,实现光伏产业的可持续发展。