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从争论到共识,双面组件的背面功率该怎么算?
  • 2019-08-02 09:10:16
  • 浏览:452
  • 来自:智汇光伏

一、由“背面功率”引发的行业大争论

2018年2月8日,国家能源局综合司下发了《关于征求光伏前沿技术对标工作意见的函》(以下简称“意见函”),第一次将双面组件的“背面功率”推向了风口浪尖!

“意见函”中,对双面组件转换效率和功率的计算,提出两种方案。方案一:只按正面功率计算双面组件转换效率和功率,电站安装容量也只计算正面功率;方案二:综合考虑不同环境下的背面增益率和所增加成本水平,折算背面增益计算原则上不超过5%,初步按3%左右考虑,电站安装容量计算正面、反面功率之和。

第三批领跑者包含5GW的应用领跑基地和1.5GW的技术领跑基地基地,在它们的《企业优选标准指南》中,光伏组件的转换效率一项分别占了15分和35分,转换效率提升0.3%则加1分。如果按照方案二,背面功率将给企业得分带来1~2分的增加。因此,双面组件的背面功率的计算方法,可能会影响企业开发权的获得。

上海电力设计院新能源部副总经理冯云岗认为:

1)受不同环境下的地面反射率差异影响,双面组件的背面发电量增益可以高达10-15%,也可能不到3%。目前行业内仍存在较大的争议,没有一定的定论。2)如果只计算正面功率,完全忽略背面增益,其实不利于推动双面技术的发展;3)若简单粗暴地以3%计算,则容易导致一些“钻漏子”的行为,例如部分企业可能会为了达到评分满分而去做双面组件,其实正面电池效率无法达到要求。

王斯成老师则给出更加合理、准确的计算方法:

(正面功率×(1+双面比×5%))/(组件正面面积×1000W/m2)×100%

(详见:双面组件背面功率建议按5%考虑及原因分析)

尽管如此,最终“意见函”的正式稿仍然采用了方案一,即不考虑背面功率;而影响“背面功率”计入最大一个障碍,就是:缺少“背面功率”的认证标准,背面增益率的计算方法无行业标准;背面功率甚至没有被准确标定,其功率折算自然就无从谈起。这是第一次,全行业针对双面组件“背面功率”展开的大讨论。行业深刻感受到,背面功率的标定及相关标准,已经严重制约了双面组件的推广。

二、双面组件,中美贸易战中的特例!

尽管双面组件的背面功率完全被忽略,并不能给企业带来额外加分,但背面的发电量增益、降低度电成本是实实在在的。因此,作为一种全新的技术,双面组件仍然在第三批领跑者中得到了广泛的使用。根据水规院的统计,第三批两跑者项目中,双面组件占比约45%,这完全是市场对双面组件的认可!

图:第三次领跑者中组件技术路线示意(来源:水规院)

2018年1月22日,美国特朗普总统确认通过201法案,将对光伏电池片组件在既有反倾销与反补贴税率基础上增加201关税,税率30%,未来4年每年递减5%。“双反税”叠加“ 201税”,基本宣告美国市场对中国组件关上了大门。而在2019年6月12日,美国贸易代表署公告,豁免双面光伏组件201关税(2019年为25%)。因此,自正式实施日开始,今年双面组件输往美国能够降低25%的税率成本。(详见:双面光伏组件,获得美国201法案25%关税豁免!)

2019年7月25日公布的美国第五次双反税的复审结果中,大多数中国企业获得4.06%的双反税率(详见:刚刚,美国对中国组件双反税率第五轮复审最终裁决出炉!)。如果双面组件没有201税的叠加,仅有4.06%的税率,那对美出口影响不大。

在中美贸易战硝烟四起之时,美国单单对中国的“双面组件”开了绿色通道,可见美国市场对于双面组件的认可。

领跑者是代表中国光伏最高水平竞技场,双面组件在完全不靠背面功率的情形下使用率仍然高达45%;美国是全球第二大光伏市场,在全面贸易战前提下,美国政府独独对双面组件网开一面。不得不说,双面组件作为一项有前景的新技术,得到的国内外市场的广泛认可,是未来的发展方向。

三、“背面功率”标定势在必行

如果双面组件是未来的发展方向,那“背面功率”的准确标定便成为当务之急!因为“背面功率”不标定会造成一系列的问题,严重影响双面组件的推广。造成的第一个问题就是:背面功率到底该如何考虑?试想,如果在2018年2月之前,“背面功率”的标定有成熟的方法,领跑者中双面组件的使用率无疑会大幅提高。

造成的第二个问题是,影响光伏组件的品质。一块光伏组件由60片或72片电池片组成,电池片正面功率会有偏差,必须分档保证同一块组件内电池片的一致性。不同功率档电池片封装在同一组件内,由于组件内部是串联结构,就会形成木桶效应,低效电池片影响高效电池片的性能发挥,从而使整个组件的功率降低。另一方面,低效电池片会近似成一个电阻,运行时更容易发热;在电站长期户外应用时,低效电池片更容易出现热斑现象。

双面组件的背面功率同样存在偏差。下图为某产线上双面组件正面功率相同时,背面功率的分布情况。

双面组件背面功率的不一致性,是造成背面的发电量增益不可预测的重要原因之一。目前,双面组件仅标定正面功率,背面功率一般采用“双面率”,即电池片的抽测结果的平均值,无法表征电池片间的功率偏差。如果“背面功率”不进行准确标定,将正面功率相同、但背面功率差异大的电池片串联成组件,同样会造成组件内失配、易形成热斑等问题。下图为采用未分档的双面组件做的实证试验。背面分别平铺、倾斜30°情况下,通过热成像仪可清楚看到不同电池片的表面温度差异!

在长期的运行条件下,上述热斑问题会影响到光伏组件寿命,严重时甚至会引发事故。

四、 “背面功率”测试标准工作进展

随着双面组件应用量的增加,“背面功率”测试工作引起了全球两大国际标准组织IEC、SEMI以及中国光伏行业协会CPIA的重视,都已经开展了相关测试方法及标准研究工作。7月25日,张光春(阿特斯的COO、兼任SEMI中国光标委联职主席、IECTC82委员、CPIA标委会副主任委员),在CPIA举办的2019年上半年回顾与展望会上,详细介绍了“双面双测”工作的国内外进展情况。张总介绍了目前双面光伏组件背面功率的三种测试方法:等效光强法、等效光强法(又称:双面打光法)、公式法。他介绍,双面同步光照法即将被SEMI 和中国光伏行业协会标委会列为行业标准。然而,行业中也存在不同的声音。有专家认为,虽然等效光强法容易实现,但测量原理有争议,测试结果不够准确;而等效光强法由于正面、背面是独立参数,结果精度更高,是最理想的测试方法。无论最终采用哪种方法,双面、双测、双分档工作已经在世界范围内提上了日程!

国内的电池片企业中,爱旭最早开展了“双面、双测、双分档”,实现正面分档标准是0.1%为一档,背面分档标准是0.5%为一档。据介绍,自2019年7月1日起,爱旭已经正式向市场提供满足如上标准的双面电池。

经过双面双测双分档,单块组件内电池片正面及背面效率均保持一致,可有效减少系统失配、降低可靠性隐患。同时,更精准的测试数据可为直流端与交流端配比提供参考依据,可以精准的选择双面逆变器容量及规格。设计院、EPC等可根据不同使用环境和场景准确预估正背面发电量,精确分析电站IRR及规划设计合理性,以进一步促进度电成本下降!

五、 结语

对于双面组件的“背面功率”,行业从最早的争论,到进行标准和方法的研究,再到企业的主动推动相关工作,仅仅是一年半的时间。双面组件是未来的发展方向,已经成为国内外光伏行业的共识;““双面、双测、双分档”工作的重要性和必要性同样得到了国内外行业的认可。在国际组织、行业协会、企业的共同努力下,预计双面组件的“双面、双测、双分档”工作将在2020年全面开展,进一步保障双面组件的可靠性,并有利于提高电站设计精准度和背面发电量增益的预测。

【责任编辑:liuchang】
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