鉴衡认证陈晓达:提效降本可靠性 三者缺一不可

能见App 2016年10月21日 313

10月19日,2016中国光伏大会在北京新国展开幕。21号上午,在E1馆创新剧场举行了光伏设备可靠性论坛,探讨如何用技术手段提升和保证设备可靠性,如何通过有效手段验证和记录可靠性指标,进而形成可靠性评价和监督体系。鉴衡认证中心组件部部长陈晓达表示,光伏先进技术在组件或光伏设备的体现是以提高性能,降低材料损耗,提高生产效率为目的,进而提高光伏产品全生命周期可靠性,光伏系统也是以提高系统效率系统控制水平,或者全生命周期可靠性为目的。提效,降本,可靠性,三者缺一不可。

以下是陈晓达演讲实录:

主持人:各位早上好,今天我们这边的这个分论坛的题目是光伏设备可靠性论坛,可靠更新是技术和能力。对于我们材料和组件厂商来说,对于最终客户来说都是非常需要,也是非常需要有帮助的一套做法,整套系统形成也是产业走向成熟逐步解决的问题。所以,今天我们这个论坛的一些主题的报告基本上也是大家围绕着这个方向来分享在各个领域里面大家进行的一些探索和思考,还有一些成果,希望可以对我们在座的参会的同仁们可以有所帮助和启发。今天的报告总共是有9位报告,所以原计划每一个报告20分钟时间,现在调整到一个报告18分钟,希望嘉宾可以控制一下时间。下面第一个报告是由鉴衡认证中心,组建部部长,陈晓达先生,题目是光伏组件可靠性评价前沿方法。有请陈晓达先生。

陈晓达:谢谢您的介绍。很高兴来到光伏设备可靠性评价论坛,我今天演讲题目是光伏组件可靠性前沿评价方法。作为光伏组件想实现评价上网三个主要因素,性能,可靠性,成本,今天围绕其中两个因素进行介绍。性能可靠性。

首先,光伏领跑者先进技术评价,主要是围绕可靠性和性能评价方法进行一个前沿性方法介绍。

第二部分,光伏组件长期保持功率能力测试,也是新的测试方法,带来了全新的内容。

第三部分,坚衡认证中心的简介。

这个图看到很多次了,截止到今年8月份的一个电池效率一个分布图,其中在近三年新技术不断突破,不断有新的记录诞生,说明这个先进技术的研究和突破已经是很频繁。去年中国的台上,发布领跑者计划也是提出了领跑者效率的要求。包括16年来,能源局和各个地方招标的情况,把领跑者先进技术,还有技术的应用,项目结合起来。我们就是在这样想,什么技术是先进技术?怎么作为先进技术的评价。

先进技术围绕着光伏系统,光伏系统他们的核心都是降低LCOE,实现评价上网,光伏先进技术在组件或者是在光伏设备而言,以提高性能,提高效率为目的,降低材料损耗,提高生产效率为目的。提高光伏产品全生命周期可靠性为目的,以三者为目的的都是认为是再一个先进技术上面的突破。光伏系统类似,提高系统效率系统控制水平,或者全生命周期可靠性为目的。总结三点,以前面三点相对应,提效,降本,可靠性,三者缺一不可。

在这个前提下,我们识别出来了,大家都是可以发现的光伏组件相关的先进技术。包括一些PERC,黑硅等等电池技术,等等组件技术,在逆变器方面,设计到一些1500V逆变器,SVG功能逆变器,在系统方面,今年是光伏系统,还有1500V系统,跟踪系统。这几个方面都是系统方面的先进技术。

对于先进技术我们评价方法,建立一系列的评价方法,从实施规则,到技术规范,认证细则,对这个细则进行评价。实施规则,是一个实施通则性一个要求,下面对应不同的产品,制订不同的技术规范,以及实施认证细则。

组件为例,我们的实施规则下面的技术规范是光伏领跑者先进技术规范,它这个光伏组件部分设计了几个评价要素,还有评价的要求。实施规则规定了这个认证的范围,还有认证模式,跟传统认证模式不一样。我们认证模式就是试验加上技术评审,还有后面的监督。对这个技术应用型是否达到要求认证,还有成熟度两个部分构成。

传统的认证而言,包括行使试验,功能审查两个部分。而我们的先进技术的评价。这个先进技术产品关键性能测试,这个是跟传统不太一样地方。这个是加现场的技术平常,这个是评价一个重点,下面会以PERC为例举一个例子。

这边是我们的技术规范,从我们的技术规范构成,还有技术规范的要素来规定了我们这个评价的对象,还有就是先进技术的光伏组件应当满足什么要求?这个有三个最重要表。第一个表,我们的PERC电池识别出来7类电池技术,6类组建技术,分别达到什么要求。

第二个表对于6类电池技术分这个外观,结构,性能,应该达到什么要求?或者一个成熟的技术,如果买了设备,应用了其中一项技术, PERC技术,但是做出来的产品,效率,还有功率都是不可以达到我们的预期,或者不可以达到预期的效果。这个技术不是成熟的。同样,也是识别出来对应技术的工艺要点,PERC,实现PERC技术的工艺点。针对这一系列的技术,制订了完善评价细则,评价方法。

以PERC技术为例,我们的评价方法分两大部分。从性能两大部分,一个是关键性能检测与评价,还有现场的技术评审。这个关键技术的评价,关键性能就是效率,作为组件功率,对于效率和功率提高最低要求,还有提出了分等级要求。同样,进行实验室试验,还有现场的批量生产数据分析,还有现场的验证。

关心两个指标,最关心两个核心指标,第一个功率命中率,一个功率合格率。这个效率命中率是我们生产的时候,批量生产的产品一致性很高,生产功率档位越一致就是很好,这个图里面就说这个分布的曲线,中间部分很集中就是很好,超过80%产品在集中范围内才可以认为这个效率命中率比较高的水平。同样,效率合规率,大部分的 差别达到预期效率等级,功率等级,效率合格率比较的高。

然后,还对这个做技术评审,4大部分做评审,对产品实际质量,生产设备,关键工艺点进行一个很具体的技术评审,这里时间有限就不一一介绍了。

最后的评价结果分两个部分,第一关键性能水平的评价。最后给出一个加权平均转化等级。对于技术评审4个环节,也是一一进行评价,最达到打一个分数,最后达到一个总分。想达到A+,不光最后总分超过95%,分项也是90分以上优秀水平达到A+,最后成果就是这样一张证书。光伏组件,新的技术证书。这个证书不仅是传统证书里面的设计的部分,还限定了技术,识别先进技术的类型,以及提醒先进技术类型的几个评价的等级,这个就是上一个月发出来的,三A+一个证书。

前面介绍的就是领跑者先进技术评价,评价那个内容,下面对光伏组件长期功率保持一个测试方法进行一个介绍。影响光伏组件户外使用6个主要影响因素,这个是所有环节都是具备的,灰尘杂物,电压,机械应力,在特定环境下着重考虑的,前三者大家都是做出很多工作,包括IEC标准,包括企业做的序列测试要求,包括我们即将制订一些标准,归类分三个类型的测试方法。

第一个纯粹的这个基础上,就是翻倍加一下,原来1000小时加3000小时,200小时热循环增加三倍,这样试验一开始前几年运用很多厂商,还有很多检测机构都是做出大量的测试,有一些数据。但是,单个加减不是最合理的。

单一的测试可以反映出组件一些原材料的模型,比如说,右面这个数据可以看出来,在热循环这个数据我们对应到一些失效类型,在背板方面都是可以看到对应失效类型。在玻璃,电池片方面,单一的热循环对应不到这个失效模型。同样,失热和紫外也是对应不同的材料的失效模式所对应。我们可以认为,单一的测试不可以完全反映实际的使用情况,而至少要引用序列老化或者一个综合老化测试的情况。可以看出来,这个序列老化,加上热循环,加上传统的序列测试。还有紫外湿热和热循环组合序列老化,紫外之后加上这个湿热的序列,或者湿热紫外和热循环一个组合。大家一看就是很简单,就是三个因素相搭配,就是紫外因素,热循环因素,湿热因素反射这个返照度,还有温湿度变化,这个组合有很多。大量厂家组件制造商做出很多这样的试验内容,也是给出很多的数据。在此,不一一介绍这个部分的内容,我们把重点关注在第三个部分。综合老化测试,也是我们这个光伏组件长期功率保持的一个测试的核心。综合老化测试,就是把影响因素,温度,湿度,辐照度加一起进行综合老化。

我们希望达到的是一个可控温湿度环境,不光是一个预设,这个也是可以做到可控还有一个是高稳定性稳态光源,这个要求可以达到一倍光照,两倍光照的情况。而且这个光伏的情况也是跟我们的户外实际太阳光谱相对应。第三,我们通过这个设备,测试方法,可以模拟出来跟户外曲线相吻合的曲线。右面这个图,就是一个蓝色是户外,经过大量时间,还有前人验证,一个近似规划的一个曲线。红色这个就是希望可以达到的,在实际室内模拟情况下可以达到跟户外曲线相一致的这样一个效果。我们已经找到了这样的光源,区别于IEC在400到1000这个光伏范围,我们光伏范围更广一点。不同的光伏峰值,不同的这个器件响应,有一些器件的,这个和新型器件不一样的。这个对于不同的光伏有不同的辐照图,有不同的频率,有不同的响应。所以,我们把这个光谱范围加宽,到200,到1600纳米。

同样,我们找到我们最适合的测试条件,也是做了大量的研究工作。左边这个图不同的光照背数下面做的一个曲线,我们常规的曲线下面,中间两条是在2000,3000瓦每平方米情况下做出来的。跟前面这一个曲线有一点类似的情况。第一条,就是4千瓦每平方米,这个光照度有一点偏大,所以,这个曲线完全不科学的,不客观可以模拟现实情况的一个曲线,这个条件是不适合的。右面是我们在不同的一个温度情况下拿一些组件做的一些测试。可以找到最适合测试的一个温度,希望找到最适合测试的一个温度。

最后,我们依托我们863课题,光伏组件加速老化测试技术研究与测试设备研制,研发出来这样一套设备,这个是设备样机,满足前面这个可控温湿度环境,这个光源,可以模拟出来跟户外衰减曲线相吻合的测试样机。

右面是结构图,下面是样机照片。我们也是做出来一些数据和成果。左上和下面这个是我们在去年和今年做出来一些测试的衰减曲线,可以看出来,我们衰减曲线,这个是红色是功率曲线,绿色和蓝色是电流和电压曲线。我们设计曲线已经越来越接近于理论上面最适合的曲线,我们的试验也是在不断地进行。应该就是近期找到最适合一个曲线和合适的条件,确保我们在室内一个较短时间内模拟到户外一个长期10年20多年一个情况。这个试验室是在嘉兴。

最后介绍认证中心一个简介。我们成立于2003年,接近13年历史,成立之初,就是可再生能源为核心的这样一个机构。总部就是在北京,我们在国内获得的资质,包括产品认证的认可的资质,一些检测认可的资质。还有可再生能源评定机制。国际能源署,还有这个方面做出来了一些贡献。我们业务范围目前主要是两大部分。第一光伏发电系统设备,简单来说就是设备的认证检测。包括设备商,电站开发商,金融机构。我们最近发出超过3000张证书,服务5GW一个电站。同样,对于全生命周期有一系列的质量解决方案,电站建设前期,建设期,运营期,有各种各样不同的服务项目。今天在的已经是全新一些项目,我们会在后期有进一步宣传,大家有兴趣可以跟我们的同事,可以跟我直接联系。这个是今天介绍的的所有的内容。谢谢大家。

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