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  • 光伏组件在光伏系统中的使用寿命和可靠性探讨

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      光伏组件在光伏系统中的使用寿命和可靠性探讨【图表】

      光伏(PV)组件制造商、安装商和系统业主在 PV 组件的长期可靠性等方面有着共同的利益。在评估 PV 系统的可靠性时,不能仅注重 PV 组件的性能,更重要的是把控整体系统性能。只有当从 PV 系统中的电池片到并网到电网中的其所有部件均能发挥预期性能,并且整套PV系统得到可靠维护时,所安装的 PV 系统才能达到预期水平。

      环境状况、设备温度、污染程度等 PV 系统安装场所的具体特点等都会对既定装置的性 能和预期使用寿命产生直接影响,并且会加速特定场地下的不同老化速率。此外,PV 行业的持续整合可能会导致一些制造商倒闭,从而使制造商的质保承诺得不到保证。 为避免这些问题,PV 制造商应采用全面的质控方案,以解决样品抽样合格率、可靠性 测试计划和测试等效时间等主要问题。

      UL 白皮书中探讨了有助于制造商及客户评估在真实条件下 PV 组件可靠性的各种测试方法。白皮书首先阐述了组件在 PV 系统性能中的耐用性和可靠性状况,并探讨了在评估组件可靠性时平均寿命理论模型的缺点。其次,白皮书还介绍了 PV 组件可靠性评估 的框架,并展示了三种不同的测试如何在持续质检程序环境下提供有意义的组件可靠性数据。

      使用寿命的理论估算方法

      PV 组件的使用寿命或寿命周期建模是建立在一系列前提的基础上。这些前提与实验室测量数据相结合,在某些情况下,与通过现场实践获得的信息以及现场退回的 产品相关联。然而,光伏行业是一个相对 较新且快速变化并注重提高效率(即:更 高效的电池、新型材料、新设计等)的行 业。相比之下,PV 的预期寿命可达到 20 至 30 年。这些因素严重限制了目前可用 于预测 PV 预期使用寿命的数据的可获性 和价值性。

      为解答与 PV 组件使用寿命有关的重大问 题,通常采用加速老化测试方案。通过 这些测试,可采用阿列纽斯法测定活化能 (Ea)。通常情况下,针对温度、湿度和 紫外线(UV)的 Ea 测量值在确定后,将 用于首次使用寿命预测计算。*1,*2,*3,*4 与当 地天气数据相结合的 Ea 可为预期使用寿命 的计算提供依据。

      然而,这种方法所存在的基本问题在于其 仅取决于单一失效机制的触发。而实际 上,伴随着几乎无法预测的随机且地域性 很强的相关天气事件(风、狂风、暴风 雨、积雪、结冰和冰雹),会产生不同的 并发退化机制。

      图 1 展示了针对某一类PV 组件所观察到的不同功率损耗曲线(虚线),以及可能发生的阶段保修曲线(蓝色和橙色线 条)。绿色和红色曲线显示的是任意组 合的退化曲线,并且每条曲线都是三种 不同因素共同作用的结果。本图所揭示 的主要问题是两个阶段保修曲线中的哪 一条(橙色或蓝色)更紧密地关系到实 际寿命性能。

      为改善 PV 使用寿命的理论估算方法,有必要了解各种环境条件之间的相互作用,以及所观察到的这些具体条件对 PV 组件所产生的影响。因此,必须从不同场所采集性能数据,并开展数据分析,以确定可能导致故障发生的根本原因。表 1 中列出了各种环境参数,并展示了所观察到的导致 PV 组件故障的一些影响。

      图 1:任意时间范围内不同退化速率与保修承诺的对比

    如何获得光伏组件在光伏系统 应用中的可靠性

      表 1:环境因素以及所观察到的 PV 组件现象列表

    如何获得光伏组件在光伏系统 应用中的可靠性

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