我国光伏发展存在哪些问题?
一是补贴缺口持续扩大。截至2017年底,累计可再生能源发电补贴缺口总计达到1127亿元,其中光伏补贴缺口455亿元(占比约40%),且呈逐年扩大趋势,目前已超过1200亿元,直接影响光伏行业健康有序发展。
二是消纳问题不容忽视。随着光伏发电的迅猛增张,一些地方也出现了较为严重的弃光限电问题。2015年全国弃光率12%,2016年弃光率11%,2017年通过多方努力,弃光率下降至6%,但个别地方仍然十分严重,甘肃、新疆弃光率分别达到20%和22%。今年一季度,弃光电量16.24亿千瓦时,弃光率4%,同比下降5.3个百分点,虽有好转,但仍不稳固。
三是产能过大存在隐患。在国内光伏发电市场高速增长的刺激下,光伏制造企业纷纷扩大产能,光伏制造产能过剩问题、产品和电站建设质量问题也有显现。
光伏组件常见的问题有:热斑、隐裂和功率衰减。
由于这些质量问题隐藏在电池板内部,或光伏电站运营一段时间后才发生,在电池板进场验收时难以识别,需借助专业设备进行检测。
热斑形成原因及检测方法
光伏组件热斑是指组件在阳光照射下,由于部分电池片受到遮挡无法工作,使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分,致使温度过高出现烧坏的暗斑。
光伏组件热斑的形成主要由两个内在因素构成,即内阻和电池片自身暗电流。
热斑耐久试验是为确定太阳电池组件承受热斑加热效应能力的检测试验。通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测,用以表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用。
热斑检测可采用红外线热像仪进行检测,红外线热像仪可利用热成像技术,以可见热图显示被测目标温度及其分布。
隐裂形成原因及检测方法
隐裂是指电池片中出现细小裂纹,电池片的隐裂会加速电池片功率衰减,影响组件的正常使用寿命,同时电池片的隐裂会在机械载荷下扩大,有可能导致开路性破坏,隐裂还可能会导致热斑效应。 隐裂的产生是由于多方面原因共同作用造成的,组件受力不均匀,或在运输、倒运过程中剧烈的抖动都有可能造成电池片的隐裂。
光伏组件在出厂前会进行 EL 成像检测,所使用的仪器为 EL 检测仪。
该仪器利用晶体硅的电致发光原理,利用高分辨率的 CCD 相机拍摄组件的近红外图像,获取并判定组件的缺陷。
EL 检测仪能够检测太阳能电池组件有无隐裂、碎片、虚焊、断栅及不同转换效率单片电池异常现象。
功率衰减分类及检测方法
光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增长,组件输出功率逐渐下降的现象。光伏组件的功率衰减现象大致可分为三类:
第一类,由于破坏性因素导致的组件功率衰减;
第二类,组件初始的光致衰减;
第三类,组件的老化衰减。
其中,第一类是在光伏组件安装过程中可控制的衰减,如加强光伏组件卸车、倒运、安装质量控制可降低组件电池片隐裂、碎裂出现的概率等。
第二类、第三类是光伏组件生产过程中亟需解决的工艺问题。光伏组件功率衰减测试可通过光伏组件 I-V 特性曲线测试仪完成。
1、虽然光伏发电属于绿色能源,具有高效环保的特点,但是太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点。
2、相对于火力发电,发电机会成本高。
3、光伏组件在运输、安装过程中的不规范操作会造成内部隐裂,树木、杂草或鸟粪的遮挡会使组件形成热斑,这些隐性故障不仅会影响组件输出性能,严重时还会导致火灾事故。
由于这些隐性故障都是无法用肉眼直接发现,因此就需要使用专业的仪器对组件进行定期检测,及时排除隐性故障,防止安全事故的发生。
4、光伏发电设备长期运行于户外环境中,光照、雨水、风沙等的侵蚀都会加速电缆和连接器等设备的老化,导致设备绝缘性能下降,造成设备故障甚至引发火灾。
因此需要定期对光伏系统的电气布线和发电设备进行测试,对于老化的电缆和设备进行必要的维修或更换,保证系统的安全运行,降低火灾风险。
1. 由于受天气、环境温度、光伏板安装位置等因素影响,光伏电站的输出功率会有所变化,最大变化率甚至超过额定量的10%,因此产生了发电量的不稳定问题,会对馈入电网的谐波产生影响。
2. 光伏电站的并网需要应用到逆变器,这一产品的控制技术与光伏发电馈入电网的品质也密切相关。目前,为最大利用逆变器容量和最大发电量,厂家会将并网逆变器的功率因数设定在0.99。但随着光伏电站装机容量的增加,由于光伏发电的功率波动性,逆变器的高功率因数运行对电网的稳定性造成威胁,有功不变时,无功几乎不能调节,需要额外的无功来维持电压。另外,逆变器输出轻载时,谐波会明显变大,在10%额定出力以下时,电流的总谐波畸变率甚至会达到20%以上。
3. 光伏发电功率随日照强度变化对电网负荷特性产生影响,它的接入改变了电网潮流方向,将对现有电网的规划、调度运行方式产生影响。而且光伏发电单位不具有调度自动化功能,加大了电网控制与调度运行的难度。若大量光伏发电系统接入电网终端,将加剧电压波动,可能引起电压/无功调节装置的频繁动作;而若高比例光伏发电系统引入,将使得配电网从传统的单电源辐射状网络变成双端甚至多端网络,从而改变故障电流的大小、持续时间等,影响到系统的保护。
因此,假如需要对光伏并网发电进行电能质量在线监测,必须具备以下的条件:
1、 电能质量全部参数的实时监测。
2、 能分析谐波、间谐波、高次谐波等功能。
3、 发生电能质量事件时,能够实时告警。
4、 电能质量问题数据分析功能。
目前国内能满足光伏发电并网电能质量技术标准的电能质量在线监测装置,再加上功能强大的后台软件,构成光伏发电并网的电能质量监测系统。在国内,目前严格符合标准的光伏发电并网电能质量系统有致远电子的电能质量监测系统。
首先是弃光限电问题。数据显示,2016年西北地区弃光电量70.42亿千瓦时,弃光率19.81%。其中,新疆和甘肃弃光率均超过30%。
其次是政府补贴拖欠问题。我国光伏发电起步较晚,目前投资光伏在很大程度上依赖于政府补贴。
第三是融资难度大。由于电站建设资金需求量大、周期长,光伏产业面临着融资难的问题,特别是分布式电站项目。
前瞻产业研究院认为,“十三五”规划为光伏产业的发展提供了新机遇,受益于储能技术发展以及电网输配系统建设逐步完善,光伏发电效率将进一步提高,弃光率也将有所下降,因此长期来看,中国光伏发电发展前景较好。
用肉眼看得到的质量问题包括:电池片有色差、组件有气泡、EVA有脱层现象、组件碎裂、组件渗水、背板发黄、组件密封失效、线缆老化、接线盒烧坏等;
用肉眼短时间内看不到的质量问题包括:电池片内在缺陷、玻璃内部杂质氧化、有热斑、隐裂和功率衰减等,其中热斑、隐裂和功率衰减这三项隐藏在电池板内部,或光伏电站运营一段时间后才发生,在电池板进场验收时难以识别,需借助专业设备进行检测。