光伏回暖，“錢途”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，對一個行業(yè)的參與者而言，探究其加速生長背后的理性與客觀，應遠比喝彩和跟風更為有力。時值“3·15國際消費者權(quán)益日”，我們就一起來談談光伏電站質(zhì)量問題。
過去的一年里，嚴重的電站質(zhì)量問題層出不窮：組件負偏差、電站實地功率預測不準確、逆變器高故障率，尤其是組件發(fā)電效率衰減劇速等問題屢屢地被媒體見諸報端。
一、光伏電站質(zhì)量問題到底有多嚴重？
第三方檢測機構(gòu)北京鑒衡認證中心檢測發(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。甘肅某10MW光伏電站，抽檢發(fā)現(xiàn)高達58%的光伏組件出現(xiàn)功率明顯衰減。
鑒衡認證去年曾對國內(nèi)32個省市，容量3.3GW的425個包括大型地面電站和分布式電站所用組件進行檢測，發(fā)現(xiàn)光伏組件主要存在熱斑，衰減，隱裂，蝸牛紋等一系列問題。結(jié)果顯示，425座太陽能電站中，30%建成3年的電站都不同程度出現(xiàn)了問題；由于組件的質(zhì)量問題有些建成3年的電站設備衰減率甚至高達68%。如果組件一年衰減超過5%，照此速度，5年后這個電站就將報廢。
如此嚴重的質(zhì)量問題已經(jīng)為光伏行業(yè)敲響了警鐘，解決光伏電站質(zhì)量問題確實已迫在眉睫。可以預期，伴隨光伏電站的大規(guī)模建設，其一，如果將來繼續(xù)出現(xiàn)大范圍的質(zhì)量問題，將導致“災難性”的局面；其二，光伏電站的質(zhì)量風險也會成為導致金融和保險機構(gòu)不敢進入光伏行業(yè)最直接的原因；其三，如果質(zhì)量問題上升為安全問題，發(fā)電量是0，投資收益都是0——還會有其它風險，你懂的。
那么，到底是哪些因素導致了電站質(zhì)量問題頻出？華夏能源網(wǎng)總結(jié)梳理發(fā)現(xiàn)，光伏產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量是動態(tài)的質(zhì)量，不是靜態(tài)的。從太陽能整個產(chǎn)業(yè)鏈來說，從各種部件到運輸、生產(chǎn)到設計、安裝、運維，所有環(huán)節(jié)全部都充滿風險，只解決其中一個部分或幾個部分是不夠的。國電光伏總工程師吳協(xié)祥將問題總結(jié)為三類：發(fā)電量保證、可靠性、運維。也有具備項目實操的業(yè)內(nèi)人士認為“電站問題，90%甚至95%以上是安裝、施工問題”：怎么看待整個產(chǎn)業(yè)質(zhì)量的風險？最最重要就是在施工上，會兩三年以后爆發(fā)，十年以后爆發(fā)的基本上是材料問題。
二、近年發(fā)生了哪些典型的電站質(zhì)量事故？
過去的一年里，國內(nèi)外都陸續(xù)報道了不少光伏電站的安全事故，多為各種原因引起的火災、雷擊、觸電等。最為“有名”的一例是去年5月，蘋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，起火點是大樓屋頂?shù)墓夥M件；現(xiàn)場濃煙四起，光伏組件被燒毀。
再往前，2012年7月，位于德國某地的光伏電站起火，起火點發(fā)生在屋頂光伏組件的匯流箱處。
而國內(nèi)的相關(guān)報道也層出不窮：
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年某央企對青海龍羊峽電站進行巡檢時，發(fā)現(xiàn)組件在尚未并網(wǎng)的情況下即出現(xiàn)蝸牛紋問題，出現(xiàn)比率70%；
2014年5月青海地方某國企旗下電站，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年即開始出現(xiàn)大批蝸牛蚊現(xiàn)象，蝸牛蚊及刪線腐蝕出現(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20余家，事后部分組件得到更換，部分組件供應商同意修復；2014年河北陽原某100MW光伏電站，其中70MW全部出現(xiàn)嚴重閃電紋現(xiàn)象。
………….
這是一組令人觸目驚心的數(shù)據(jù)。從時間的維度上看，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:隱憂下的設備選型》一文的作者不完全統(tǒng)計，以上列舉的數(shù)據(jù)只是冰山一角，2014年全國地面電站產(chǎn)生同類問題的就高達116個，而截至目前，這個數(shù)字依然高企不下。
這些問題不僅威脅到電站25年的平穩(wěn)運行，甚至會誘發(fā)產(chǎn)業(yè)投資信用危機及各種連帶效應，導致光伏融資難上加難。
三、哪些因素導致安全問題？
由于光伏電站需要長期穩(wěn)定地運營20年-25年時間，投資機構(gòu)在愈發(fā)關(guān)注光伏電站投資機會的同時，卻表達出對電站長期運營的可靠性和抗風險能力的擔憂。
在貫徹落實《中共中央國務院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》，推進電力體制改革實施工作中，由于售電側(cè)的開放，越來越多光伏企業(yè)正積極布局電力市場，而為保證穩(wěn)定的投資回報率，目前的市場對電站質(zhì)量、衰減率、穩(wěn)定輸出功率等硬件條件的要求也越來越更高。
但電站質(zhì)量和安全問題依然層出不窮。那么，到底有哪些因素導致了“問題”的出現(xiàn)？以下《光伏電站質(zhì)量安全問題匯總分析》一文作者，經(jīng)過走訪大量的光伏電站，將目前光伏電站主要面臨的安全問題分為組件和逆變器兩大部分。
組件的安全問題主要來自接線盒和熱斑效應：
一、光伏組件接線盒質(zhì)量問題評析
不起眼的接線盒是引起很多組件自燃的“元兇”，接線盒市場較為混亂和無序。根據(jù)一項調(diào)查顯示，國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，大部分人都以為MC4是連接器的一個標準型號而非這家公司獨有的產(chǎn)品規(guī)格，因此大量的劣質(zhì)“山寨”連接器流入市場被制成接線盒賣給組件企業(yè)。
劣質(zhì)連接器由于內(nèi)部粗糙不平，接觸點較少，使電阻過高引燃接線盒，進而燒毀組件背板引起組件碎裂。建議組件企業(yè)在選購接線盒時，將質(zhì)量而非價格作為優(yōu)選，同時對連接器等關(guān)鍵零部件進行考察，從源頭消滅隱患。
二、組件熱斑問題成因及解決建議
在實際應用中，太陽能電池一般是由多塊電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來，以獲得所期望的電壓或電流的。為了達到較高的光電轉(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。在使用過程中，可能出現(xiàn)一個或一組電池不匹配，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電池組件，將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽電池。
逆變器、匯流箱及運維部分：
一、直流側(cè)安全風險大、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1000V，直流拉弧起火和長距離直流輸電起火給電站帶來很大的安全風險。匯流箱、配電柜易被燒毀、進水等。
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大洞，廠房內(nèi)設備燒毀若干，損失慘重。最終分析原因為：由于施工或其他原因?qū)е履硡R流箱線纜對地絕緣降低，在環(huán)流、漏電流的影響下進一步加劇，最終引起絕緣失效，線槽中的正負極電纜出現(xiàn)短路、拉弧，導致了著火事故的發(fā)生。
二、直流線纜觸電風險高，危害人身安全故
傳統(tǒng)集中式方案，每個逆變器100多組串正負極并聯(lián)在一起，當任意的組串正極和負極漏電，1000V的直流高壓，觸電將無可避免。漁光互補、農(nóng)光互補電站都是開放式電站，漁民、農(nóng)民經(jīng)常出入，一旦線纜對地或者魚塘出現(xiàn)絕緣破損，1000V高壓直流對水塘漏電，將可能導致人畜觸電安全事故。
三、熔絲故障率高，容易引發(fā)著火風險
傳統(tǒng)電站采用熔絲設計增加了直流節(jié)點，電站即使使用熔絲，也不能有效地保護組件；而且在過載電流情況下，熔絲還會因熔斷慢，發(fā)熱高，引發(fā)著火風險。
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電站運維人員反饋夏季平均每天熔絲故障數(shù)量達5-6個。
四、逆變器監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確
1.逆變器監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確。內(nèi)蒙某電站集中式逆變器監(jiān)控數(shù)據(jù)與實際發(fā)電量嚴重不符，監(jiān)控上報值比實際值虛高了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確、不及時。
五、集裝箱設計易燒機；IP20、風扇設計無法隔離塵沙，設備腐蝕損壞；組串式逆變器噪音污染大。
六、傳統(tǒng)方案PID衰減嚴重，抑制方法危害人身安全
常熟某漁光互補電站，電站運行2年多，部分電池板衰減嚴重，達到30%以上，最高的衰減達到50%。傳統(tǒng)抑制PID的方法是采用負極接地，但該方案存在極大的安全隱患，特別是漁光互補電站容易漏電導致觸電，如果直接將負極接地，等于只要正極一旦對地漏電，作業(yè)人員和魚類觸電將無可避免。
七、電站運維效率低下：逆變器廠家很多、質(zhì)量參差不齊，無法快速定位故障，故障恢復時間長、損失大
1.逆變器廠家多，很多廠家倒閉或者退出市場，使電站后期運維變得很困難。
2.無法快速定位故障，電站運維效率異常低下。
案例：三峽某山地電站巡檢匯流箱必須斷開總開關(guān)，逐個手動測量每一組串的電壓和熔絲狀態(tài)，效率異常低下。更嚴重的是，檢查完后忘記閉合匯流箱總開關(guān)，導致當月發(fā)電量損失近30%。因是山地電站，加之運維人員數(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.逆變器故障恢復時間太長，損失很大。
一臺逆變器遭遇故障而影響發(fā)電，將導致整個子陣約50%的發(fā)電量損失。集中式逆變器必須由專業(yè)人員檢測維修，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。
本文資料采用：《光伏電站質(zhì)量安全問題匯總分析》；《西北光伏電站質(zhì)量啟示錄:隱憂下的設備選型》；《全面解析：光伏電站投資風險何在？》
