甘肅金昌某光伏電站項目負責人，他每天都要對近百臺逆變器進行巡查，因為自2012年以來，100MW項目使用的逆變器不斷發(fā)生故障，“要么停機，要么自燃，已經(jīng)成為電站運行的最大隱患”。

以上源自《棄光之后又一困惑：電站設(shè)備先天不足事故多發(fā)》的文章刺痛了光伏人的神經(jīng)，有關(guān)光伏設(shè)備的質(zhì)量隱憂再次被提及。

其實，不僅僅是逆變器，光伏系統(tǒng)的另一核心部件光伏組件以及匯流箱、接線盒、連接器、直流開關(guān)等都逃脫不了質(zhì)量被詬病的危機，這似乎是“Made In China”的通病。

然而，中國光伏又是“中國制造”少有的在國際市場仍具備領(lǐng)先競爭力的代表：2015年中國光伏組件產(chǎn)量43GW，占全球總產(chǎn)量60GW的72%，連續(xù)9年全球第一；GTM Research、IHS第三方機構(gòu)發(fā)布的2015年光伏逆變器榜單顯示，華為、陽光電源出貨量超越國外傳統(tǒng)巨頭SMA，彰顯中國逆變實力；2015年，中國光伏裝機規(guī)模累計43GW，超越德國摘得光伏第一大國桂冠。

正是如此，在中國政府踐行《巴黎協(xié)定》而向世界承諾的減排計劃中，大力發(fā)展光伏等新能源成為重要措施，到2020年，光伏裝機達到1億千瓦左右；到2030年，非化石能源占一次能源消費比重20%，光伏至少4億kW。

實際上，全球能源轉(zhuǎn)型的趨勢已是不可逆轉(zhuǎn)，在由傳統(tǒng)能源邁入清潔能源的進程中，光伏等新能源即將迎來主流時代，特別是領(lǐng)跑全球的中國光伏。但是現(xiàn)實存在的質(zhì)量隱憂裹挾前行，這是否拖累光伏謀變常規(guī)能源之行？中國光伏企業(yè)又將如何應對？在10月31日~11月1日由北極星太陽能光伏網(wǎng)主辦的“第二屆光伏電站質(zhì)量˙設(shè)備選型高峰論壇暨2016金融機構(gòu)光伏電站投資風控研討會”（以下簡稱研討會）上，國內(nèi)各大電站投資單位、電力設(shè)計研究院、大型金融機構(gòu)、光伏發(fā)電設(shè)備企業(yè)等共同探討了可行路徑。 






電站設(shè)備先天不足？

2013年8月，某央企甘肅金昌市50MW光伏電站出現(xiàn)批量蝸牛紋現(xiàn)象，組件出現(xiàn)率70%；

同年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%……

北極星太陽能光伏于去年第一屆光伏電站質(zhì)量˙設(shè)備選型研討會后曾推出《西北光伏電站質(zhì)量啟示錄：隱憂下的設(shè)備選型》文章，揭示出光伏組件質(zhì)量的“冰山一角”。

中國光伏行業(yè)協(xié)會2014年也曾公布數(shù)據(jù)，稱建成的電站里大概1/3左右質(zhì)量不合格，設(shè)備問題占整個故障率的50%。鑒衡認證去年對國內(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，結(jié)果顯示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(shè)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。

而光伏組件絕不是僅有的質(zhì)量“洼地”。國家發(fā)改委能源研究所研究員、中國可再生能源學會理事王斯成曾經(jīng)調(diào)研西部光伏電站，他表示，在光伏電站部件質(zhì)量問題中，逆變器普遍故障率很高。這是因為光伏電站更多的事故出現(xiàn)在升壓和強電部分，而這其中，逆變器和匯流箱成為事故的高發(fā)地。

據(jù)青海黃河水電公司海西新能源發(fā)電部總經(jīng)理師天澤介紹，在格爾木590MW光伏電站的實際運維中，直流匯流箱故障率約為18%，其中熔斷器燒毀引起的故障率約為21%。2015年格爾木一期200MW熔絲更換數(shù)2100+，二期100MW2015年的更換數(shù)甚至達到了12000+。

關(guān)于光伏逆變器，師天澤稱，對比11家品牌的集中式光伏逆變器，2015年故障率最低2.86%，而最高則達到144.53%，組串式逆變器的故障率相對較低為0.16%，故障主要包括模塊過溫、斷路器跳閘、熔斷器燒毀、啟動異常等。


去年10月底國家質(zhì)檢總局抽查了北京、河北、上海等13個省市55家企業(yè)生產(chǎn)的55批次光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品，其中14批次產(chǎn)品不符合標準規(guī)定，涉及額定輸入輸出、諧波和波形畸變、功率因數(shù)、直流分量、過/欠壓保護項目等。今年第三季度，質(zhì)檢總部再次抽查52家企業(yè)生產(chǎn)的52批次光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品，有6批次產(chǎn)品不符合標準。

除此之外，電纜質(zhì)量隱患、高壓開關(guān)柜起火、接線盒二極管性能缺陷等問題不斷。

對此，杭州禾邁電力電子技術(shù)有限公司總經(jīng)理楊波、正泰電源副總經(jīng)理韓甲治、深圳永聯(lián)科技副總經(jīng)理楊惠坤、兆伏愛索產(chǎn)品經(jīng)理潘東等專業(yè)人士在接受采訪時的觀點基本一致，不排除國家相關(guān)標準不匹配，但不容忽視的是，在光伏熱潮下，產(chǎn)品一哄而上，甚至以犧牲元器件品質(zhì)達到價格優(yōu)勢，設(shè)備質(zhì)量良莠不齊。

價格持續(xù)下探

質(zhì)量問題頻發(fā)的背后離不開低價格的誘導。而歷經(jīng)“6˙30”搶裝潮后光伏市場價格正大幅跳水。

今年3月份價格仍堅挺在3.8元/瓦的光伏組件，到7月下旬中廣核900MW集中采購光伏組件招標中，知名企業(yè)晶科能源已然報到了3.167元/瓦。8月，晶科能源相繼在國電投2016年度第五十四批集中招標（第二批光伏組件設(shè)備）中投出3.05元/瓦的驚爆低價。行至9月，另一品牌企業(yè)阿特斯又在濟南某項目光伏組件招標中報出3元/W。短短半年，光伏組件價格下降約21%。

光伏逆變器價格，尤其是集中式逆變器似乎一直“跌跌不休”。2008年集中式逆變器價格約3元/瓦，而到了2015年，這一價格已跌至0.20~0.28。在今年國電投“第二批光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)備”招標中，集中式最低價格0.168元/瓦，組串式光伏逆變器的最低價格也來到0.3元/瓦。

值得重視的是，隨著光伏上網(wǎng)電價的“俯身下沖”，光伏設(shè)備端的降價趨勢仍將加速。從陽泉“領(lǐng)跑者”項目的0.61元/kwh，到包頭0.52元/kwh，再到烏海0.45元/kwh，光伏上網(wǎng)電價已經(jīng)入“4”時代。

雖然“領(lǐng)跑者”項目因其特殊的政策背景并不能完全代表行業(yè)真實水平，但可以肯定的是，原計劃于2020年實現(xiàn)的光伏平價上網(wǎng)正提前到來，光伏行業(yè)的“斷奶”計劃隨之展開。

根據(jù)業(yè)內(nèi)流傳的最新一份國家發(fā)改委價格司《關(guān)于調(diào)整新能源標桿電價的征求意見函》，2017年光伏地面電站一、二、三資源區(qū)上網(wǎng)電價將調(diào)整為0.55元、0.65元和0.75元，下降幅度最高達到30%；分布式光伏一類、二類資源區(qū)0.35元/千瓦時，三類資源區(qū)0.40元/千瓦時。

當補貼下調(diào)已成定局，加之競爭性配置的主流規(guī)則使然，光伏從設(shè)備端到系統(tǒng)端的價格仍將持續(xù)下探。

光伏企業(yè)“技術(shù)戰(zhàn)”

一邊是質(zhì)量堪憂的現(xiàn)狀，一邊是難以斬斷的低價，加之平價上網(wǎng)的催促，光伏企業(yè)紛紛將未來望向了以“技”為先的高效路線。在研討會上，代表企業(yè)分享了目前各行業(yè)的主流技術(shù)。

一、光伏逆變器

光伏逆變器是光伏電站運行的關(guān)鍵設(shè)備，有光伏電站大腦之稱。光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率的提高，對整個電站發(fā)電量的提高有重要作用。

在研討會上，多家光伏逆變器企業(yè)代表就如何提高逆變器效率進行了探討。


由上述公式可知，光伏逆變器的損耗越小，逆變器的轉(zhuǎn)化效率越高。中天昱品科技有限公司總工程師熊俊峰介紹，逆變器損耗主要包括電抗器損耗、IGBT損耗、風機損耗和其他損耗。其中降低IGBT損耗、優(yōu)化MPPT是降低逆變器損耗的重要手段。


熊俊峰認為，降低IGBT損耗方式之一是將直流電壓由1000V想1500V過渡，二是拓撲結(jié)構(gòu)兩電平向三電平發(fā)展，三是最小開關(guān)損耗應用，傳統(tǒng)所使用的SVPWM的方法，調(diào)整之后用DPWM的方式效率提升了0.04%。

在優(yōu)化MPPT方面，傳統(tǒng)的MPPT是兩點法在跟蹤最大功率點附近的能量時造成振蕩，導致能量損失。中天昱品通過三點觀察法，消除輻照強度變化引起的誤判使MPPT的效率提升0.1%到0.2%。這一措施使逆變器最高轉(zhuǎn)化效率達到99%，最終中國效率達到98.48%。

寧波錦浪新能源科技有限公司在優(yōu)化MPPT上提供了不同思路，據(jù)錦浪市場總監(jiān)陸荷峰介紹，錦浪通過將動態(tài)MPPT與靜態(tài)MPPT相結(jié)合，以最快速度捕捉最大發(fā)電量，提高轉(zhuǎn)換效率。



此外，低電壓啟動也是提高逆變器發(fā)電效率的有效方法，低電壓啟動意味著光伏逆變器可以“早起晚睡”，提高發(fā)電量。據(jù)了解，錦浪逆變器可以做到最低啟動電壓為60伏。

杭州禾邁電力電子技術(shù)有限公司總經(jīng)理楊波則說明了模塊化逆變器的高效優(yōu)勢：“集中式逆變器一般一個MPPT，最多達到4個MPPT，組串式逆變器每個組串可以有一個MPPT，但它們的MPPT數(shù)量都是固定不可配置的，而對于模塊化來說，每模塊組合就可以實現(xiàn)靈活的MPPT配置了。由于模塊可以智能加載和卸載，逆變器可一直保持在最高效率工作，設(shè)定滿載時可以把效率做到最高，這樣第一發(fā)電量增加了，第二發(fā)電時間延長了。”



除了各企業(yè)自身的技術(shù)“特色”之外，華為、中天、固德威等多家逆變器企業(yè)對1500V系統(tǒng)在提高效率方面給予了肯定。據(jù)了解，直流側(cè)電壓由1000V升為1500V,可減少直流側(cè)設(shè)備損耗，提高發(fā)電量。傳統(tǒng)的1000V系統(tǒng)單串組件數(shù)量是22塊，而1500V系統(tǒng)可以將數(shù)量擴充至32塊，子串數(shù)量減少，逆變器、匯流箱以及直流側(cè)線纜的用量也隨之減少。據(jù)報道，在1GW大同領(lǐng)跑者基地項目中，有24MW項目采用了1500V逆變器。

二、高效組件

除逆變器之外，光伏組件是電站運行的另一核心設(shè)備，轉(zhuǎn)換效率每提升1%，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的總成本就會降低5%。2015年我國實行光伏領(lǐng)跑者計劃，要求單晶硅光伏電池組件轉(zhuǎn)換效率達到17%以上，多晶硅光伏電池組件轉(zhuǎn)換效率達到16.5%以上。在高效率驅(qū)使下，業(yè)內(nèi)企業(yè)紛紛布局高效電池路線，以背面鈍化（PERC）技術(shù)、金剛線切割加黑硅技術(shù)、雙玻技術(shù)為主。

PERC技術(shù)與常規(guī)電池生產(chǎn)線兼容性高，只需增加鈍化、激光開孔等設(shè)備，用較低的生產(chǎn)線改造投資，就能將單晶和多晶電池轉(zhuǎn)換效率分別提升1%和0.5%左右，是當前晶硅組件企業(yè)多采用的技術(shù)路線。

除了PREC技術(shù)，多晶組件還將追趕單晶效率的希望寄托于金剛線切割+黑硅技術(shù)。金剛線切割能夠大幅度的降低多晶硅片成本，卻使硅片表面過于光亮，使電池片外觀產(chǎn)生線痕，反射率過高而降低轉(zhuǎn)換效率。黑硅技術(shù)即在金剛線切割多晶片中多加一道表面制絨工藝處理，除了能解決金剛線切片外觀問題之外，還能形成納米級的凹坑，增加入射光的捕捉量，增加光吸收，大幅提升電池片Isc，轉(zhuǎn)換效率提升0.6%以上，降低了切片成本，提升電池的效率。

雙玻組件則由兩片玻璃與電池組成的三明治結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)組件的背板與鋁框結(jié)構(gòu)。雙玻組件憑借良好的抗PlD效果、低透水性、散熱性好和低衰減率愈發(fā)受市場青睞,在漁光互補、灘涂電站、光伏農(nóng)業(yè)項目中應用廣泛。中國質(zhì)量認證中心新能源產(chǎn)品認證部專工蘇博杰表示CQC已將雙玻組件納入“領(lǐng)跑者”認證。

三、光伏跟蹤支架

隨著我國光伏主戰(zhàn)場上演“西退東進”，中東部地區(qū)成為電站發(fā)展的重要陣地。中東部地區(qū)以山地地形為主，近幾年光伏電站建設(shè)數(shù)量的急劇增加，朝向及地勢較好的山地已經(jīng)很難找到，后續(xù)電站的選址地形條件越來越差，建設(shè)難度越來越大。光伏跟蹤支架可適應多種地形，既解決了土地綜合利用效率的問題又可提高發(fā)電量，近兩年來逐漸得到市場認可。據(jù)了解，2015年全球光伏跟蹤系統(tǒng)的市場裝機規(guī)模經(jīng)統(tǒng)計為8.8吉瓦。另據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年我國跟蹤支架招標額達到1.2GW。



邁貝特（廈門）新能源有限公司副總裁李良邦特別介紹了跟蹤支架系統(tǒng)，“智能跟蹤系統(tǒng)就是依靠支架的轉(zhuǎn)軸來改變電池板的方位角，達到太陽光面垂直于面板，光照強度的最大化，從而提高發(fā)電效率。根據(jù)支架的調(diào)節(jié)角度分為平單軸、斜單軸和雙軸跟蹤系統(tǒng)，根據(jù)測算，平單軸能提高10%-20%的發(fā)電量，斜單軸能提高20%-25%的發(fā)電量，而雙軸最多能提高40%的發(fā)電量。跟蹤系統(tǒng)投入增加的成本并不多，支架在整個電站建設(shè)成本大概占7%到8%，跟蹤系統(tǒng)比固定支架的成本增加不到50%。這個情況下，也就是說電站的建設(shè)成本增加2%到3%，但是可以提高20%到30%的發(fā)電量。”

據(jù)蘇博杰介紹，太陽能自動跟蹤系統(tǒng)也將被納入CQC領(lǐng)跑者認證。

四、智能運維

除了前期的設(shè)備選型之外，后期的電站運維是保證電站安全、高效發(fā)電的堅實后盾。目前國內(nèi)光伏運維企業(yè)已達上百家，就當前的運維模式而言，一些企業(yè)通過逆變器、匯流箱等關(guān)鍵設(shè)備搭載運維系統(tǒng)進行管理，也有企業(yè)單純提供軟件等為電站做數(shù)據(jù)支持。

華為通過智能光伏解決方案理念，將光伏逆變器與電站運維相結(jié)合，達到高效發(fā)電、智能運維。據(jù)王鵬介紹，華為組串I-V曲線掃描，可以精確檢測每路組串的電壓、電流數(shù)據(jù)，檢測精度高達0.5%，并通過TUV測試認證，這樣才能高精度的掃描出組串的I-V曲線。其次會將掃描后的曲線和正常IV曲線進行對比，通過后臺的大數(shù)據(jù)分析后，識別組串的故障原因，并將故障定位到某一串，使運維人員更容易的排除故障，降低故障對發(fā)電量的影響。

國能日新和暢洋科技兩家企業(yè)從軟件開發(fā)方面，為保證電站高效運行提供了建議。



北京國能日新系統(tǒng)控制技術(shù)有限公司技術(shù)總工姚玨菂介紹，國能日新建立了光伏電站全生命周期平臺，包括光伏地圖、屋頂交易、收益測算、自動排布、智能運維、項目管理等部分，從選址到監(jiān)控、巡檢電站前期融資等方面為電站保駕護航。



南京暢洋科技有限公司行銷總監(jiān)楊勇認為，一個很有效的運維系統(tǒng)，一定要有可靠、真實的數(shù)據(jù)來源。暢洋科技運維系統(tǒng)包括兩部分，一是智慧網(wǎng)關(guān)，一是運維云平臺。智慧網(wǎng)關(guān)可以把逆變器、匯流箱、氣象站數(shù)據(jù)采集下來，支持市場上主流廠家的設(shè)備以及多數(shù)通訊協(xié)議。

以上企業(yè)的高效創(chuàng)新探索可謂當下行業(yè)縮影。在平價上網(wǎng)的大趨勢下，光伏產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的降本增效技術(shù)多面開花。而且據(jù)業(yè)內(nèi)消息，國家能源局將繼續(xù)推出“升級版”領(lǐng)跑者計劃，以推進先進技術(shù)、新產(chǎn)品的應用，屆時技術(shù)路線之爭正酣的光伏行業(yè)將再添新火，卡位能源轉(zhuǎn)型未來可期。