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现状核实:我们可从过去的太阳能电池组件衰减研究中学到什么?

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Sinead Murray Sinead Murray
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Solar PV portfolio in the United Kingdom
已经探讨了“实际太阳能电池组件的衰减率如何”,本章将讨论我们可从之前的研究中学到哪些经验。
  • 发布日期:
  • 关键词: Energy

在过去二十年间进行了许多次衰减率研究。通常情况下,记录衰减率的分布揭示衰减率范围为0.5%/年-1.0%/年,而一些记录衰减率可能会高于或低于这些数值。许多研究在降低测得衰减率的不确定性时,都遭受着某些固有挑战:

·     实验室闪光测试设备的测量不确定性最多为2-3%;

·     现场I-V曲线描绘仪(采用校正到STC时)的测量不确定性最多为5-10%;

·     污染损失轻易就能高达年电能损失的1-3%(或更高);因此,不进行污染纠正很容易会掩盖衰减(通过掩盖衰减的日射强度计污染或不当增大测得衰减的组件污染)。

·     如果将测量中的组件性能测量值与组件的铭牌值进行比较,原始闪光测试额定值与铭牌值之间的任何差异均可能会掩盖衰减,特别是在前几年运行期间。

· 如果将测量中的组件性能测量值与组件的闪光测试额定值进行比较,光致衰减的影响可能会导致对衰减的估计过高,特别是在前几年运行期间。

·     对于直流/交流比率较高的项目,前几年运行期间的有效衰减率可能会轻微低于实际衰减率,这是因为逆变器或系统级的交流电削波可能会掩盖衰减。这一影响从历史上来看都非常小,但足以掩盖前几年运行期间系统级测量中的实际衰减。

综合来看,应清楚认识到,短时间内(短于5年)进行的研究很可能存在明显大于测量衰减率的不确定性。

为了尽量减少该不确定性对任何单项研究的影响国家可再生能源实验室NREL的研究人员对可靠衰减率研究进行了文献研究或元研究

为了尽量减少该不确定性对任何单项研究的影响,国家可再生能源实验室的研究人员对可靠衰减率研究进行了文献研究(或元研究)[1]。Dirk Jordan和Sarah Kurtz进行的国家可再生能源实验室研究编辑了超过140项单独研究,其中包括近2000个衰减率估计值。Jordan/Kurtz的研究依照安装年份(2000年之前或之后)和技术对研究进行了组织。进行了统计分析,以争取确定这些子类别的平均衰减率和中等衰减率。Jordan/Kurtz的研究发现,采用晶体硅技术时,组件的中等衰减率为0.5%/年(平均衰减率为0.7%/年)。

Jordan/Kurtz研究的一个方面是,仅根据方法质量或接受研究的系统设计适用性对基础研究进行了有限分类。就这一点而言,DNV GL进一步审查了组成Jordan/Kurtz研究的基础研究。DNV GL采用了一系列滤除法排除了不满足某些质量或适用性标准的研究。另外,DNV GL还特别注意了包含Jordan/Kurtz分布数值高/低“限值”的研究,以评估如何考虑分布数值的第一部分和第四部分中的衰减率。

下面给出了DNV GL对Jordan/Kurtz研究数据采用的滤除标准部分清单:

·     不能相比的技术(例如:过时的薄膜聚光电池);

·     采用的方法不能适当考虑到光致衰减;

·     研究期短于3-5年;

·     因故障而非衰减造成的结果(例如:因为记录超过2%/年度衰减率可能是由于缺陷造成,并根据保证条款进行了更换,可将此种情况排除,以免造成平均值偏差)。

根据此种滤除法得出的结果显示0.77%/年的中等系统级衰减率。

根据此种滤除法得出的结果显示0.50%/年的中等组件级衰减率(平均衰减率为0.57%/年;P10-P90的范围为0.10-1.06%/年)以及0.77%/年的中等系统级衰减率(平均衰减率为0.78%/年;P10-P90的范围为0.05-1.45%/年)。虽然不能根据此种滤除法得到明显不同的结果,但它确实提高了这些数据对现代化光伏部署的适用性。这些数值还与组件和系统的典型保证衰减率一致,它们足以在保证衰减率范围内为保证人提供合理的性能容限。

为了区分这些范围内的相似性能,DNV GL希望制造商通过采取更好的质量控制措施能提供质量更好的组件,平均使P10-P90范围的下半部分的数据分布更窄。但目前尚没有已验证的短期试验能够对长期衰减率进行可靠预测。所有资格证明类短期产品测试均旨在测试更严重的部件故障,而不是会导致长期衰减的轻微故障的累积影响。

我们强烈建议组件制造商和其他利益相关者分享可进一步加深行业对有关这一关键主题观察利益的理解和思考的长期数据。可能会对多年衰减率研究和对应的保证保护以及产品级或项目级加速测试进行评估,以便支持比行业平均记录值更乐观的衰减率。

DNV GL正出版题为“有关光伏组件衰减的DNV GL白皮书”的白皮书,用于记录以上讨论的方法和滤除结果。DNV GL还正计划与国家可再生能源实验室合作,在未来对这一工作进行更新。

[1] D. C. Jordan和S. R. Kurtz,“光伏衰减率—分析性检查”,《光伏进展:研究与应用》,第21卷,第1节,第12页–第29页,2013年。(可从网站www.nrel.gov/docs/fy12osti/51664.pdf上获取)。