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异质结光伏组件户外实证测试与分析

1、引言

随着我国“碳达峰”、“碳中和”等目标的提出,光伏发电在未来将得到更大的发展。光伏组件作为光伏发电重要部件,其在不同地区的运行性能将决定光伏系统在该地区的发电能力。

自2015年起,我国光伏新增装机容量和累计装机容量均全球首位,国家能源局为了促进光伏产品降本增效,尽快实现光伏平价上网,也于这一年提出了光伏先进技术“领跑者”基地计划,并要求在领跑者基地中建设光伏实证平台,采用长期实证监测手段,对光伏电站关键部件能否满足领跑者性能要求进行长期监管,同时为提高光伏电站关键部件效率提供数据支撑。

异质结电池光伏组件作为一种光伏电池新技术,首先在第三批光伏“领跑者”项目白城光伏“领跑者”基地应用,本文基于白城光伏实证平台对光伏组件的测试与分析,介绍异质结光伏电池组件在实际运行过程中的性能。

2、异质结光伏组件发展简述

异质结(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer简称HJT,又称HIT)光伏电池即在电池片中同时存在晶体和非晶体级别的太阳能电池,该技术最初由日本三洋公司与1990年成功开发并申请专利(专利已于2015年过期)。近年来,随着各大光伏组件厂商的研发与投产,异质结光伏组件得到了长足的发展。

根据相关研究,相较于其他类型光伏组件技术,异质结组件具备量产效率高、可薄片化、无光致衰减、工艺流程简单、更高双面率、温度系数低,高温下衰减少。中国光伏行业协会(CPIA)将异质结光伏组件相关指标与其他技术路线组件指标进行对比:

由上表可以看出,由于异质结电池本身为双面发电的电池结构,双面率可超过95%,同时其温度系数为各技术路线中最低。在未来多年内,异质结电池效率仍将保持较高的增长:

随着光伏系统在不同气候区域、不同安装方式应用时,异质结光伏组件将有着更加广泛的应用,并在光伏系统装机中的占比有着显著提升:

(数据来源:CPIA相关报告)

3、白城光伏户外实证平台介绍

白城光伏“领跑者”基地为第三批光伏领跑者项目,在该基地中,异质结光伏组件首次应用于“领跑者”项目,总体装机容量约为4MW。

按照相关文件要求,需要针对光伏“领跑者”基地中光伏组件与光伏逆变器长期运行性能开展户外实证监测。其中对于光伏组件户外实证监测,通常采用如下流程:

白城光伏发电应用领跑基地镇赉小微型系统实证中心,位于白城光伏发电应用领跑基地富兴220kV升压站北侧。镇赉小微实证中心共布署光伏板160块。每种型号光伏组件选取16块光伏板,按照5度、45度、42度、46度4个角度进行实证监测。

4、异质结户外实证结果分析

在该实证平台中,包含了异质结组件、双面单晶、单晶无主栅、单晶PERC、双面半片等十种光伏组件,如下表所示:

对比异质结电池组件与其他组件等效满发时长,在该实证平台中,除异质结外的各双面光伏组件标称功率仅为正面标称功率。因此,异质结电池组件的等效满发时长低于所有双面组件等效满发时长,但优于所有单面光伏组件。针对这十种组件的等效满发时长以及转换效率进行对比分析。分别如下图所示:

对比异质结电池组件与其他组件实证转换效率,受双面组件标定影响,异质结电池在实证监测期间内的转换效率低于双面组件,但其转换效率要远高于单面光伏组件。

此外,根据白城光伏组件实证监测结果,分别对比各类型光伏组件衰减情况。以2019年底白城首次组件实证监测结果为基准,分析在2020年中以及2020年底各组件衰减情况,如下图所示:

可以看出,在各种类型光伏组件中,异质结电池组件在实证中衰减较低,性能表现优于其他组件,进而可以确保光伏系统在全寿命周期内的发电量。

5、结语

异质结光伏组件依靠其自身较高的双面率以及低温度系数,使得异质结光伏组件在近年成为光伏组件厂家关注的重点。根据光伏组件户外实证测试结果的分析,异质结组件在现场也有着较为优异的表现性能。随着我国30·60目标的提出,在未来新能源发展过程中,相信异质结光伏组件在未来有着较大的发展潜力。

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