光伏电站之物料成本与投资回报风险关系

2014年中国大陆光伏电站装机量可达10-12GW，占全球1/4。11月起，中国大陆光伏电站进入动工高峰，然而，已完工的光伏电站出现了大规模品质问题。大型地面电站的组件衰减和蜗牛纹大规模爆发等问题正是其例。笔者对青海、西藏、张家口部分电站的业主方进行调研与谈访，发现部分电站采用的知名品牌组件，只要1-2年就会发生严重的组件衰减，蜗牛纹更是大面积爆发。这与所采用的组件、密封塑胶料品质关系密切，且会影响投资回报率。 　　北京鉴衡认证中心相关负责人透露，目前光伏电站的问题主要集中在设备品质、电站设计、电站施工和电站运维等方面。通过对425个电站的测试发现，光伏组件最主要的品质问题为：热斑、隐裂和功率衰减。以功率衰减为例，该中心去年现场测试了11个运作一年左右的大型地面电站，在考虑设备不确定度后发现，有50%左右的组件发生5%～10%的衰减，30%左右的组件功率衰减超过10%，8%的组件衰减已经超过20%。这意味着，组件企业普遍承诺25年衰减20%的品质保证，部分产品在运作一年后就已接近、甚至超越了保证底线。 　　中国光伏行业前两年投资过快，再加上投资门槛较低，导致产能爆发，劣币驱逐良币。很多电站开发商不懂组件技术和系统技术，单纯为了追求投资收益而使用大量价格便宜、品质低下的组件。根据对中国国内电站的审查，衰减控制较优的电站，每年组件发电量的衰减可以控制在0.1%左右；而一些未经检验的组件产品，衰减竟超过60%。太阳能光伏组件中的塑胶件，包含：接线盒、封边硅胶、背板和EVA胶膜，是其品质的弱点，EVA胶膜又是最为薄弱的部分。EVA胶膜使用EVA树脂和添加剂通过加热挤压成型，由于EVA树脂本身容易水解而产生醋酸，醋酸正是组件功率衰减问题的重要原因之一。 　　醋酸可以和玻璃中的钠盐反应引起钠离子迁移导致组件功率衰减（PID衰减），也可以诱导栅线中的银产生氧化反应而出现蜗牛纹现象。日本Chemitox将电池片浸泡在一定浓度的稀醋酸溶液中，观察银栅线的变化，证明了醋酸会逐步腐蚀电池片表面的银栅线，使其变窄。 　　通过实验模拟恶劣的自然环境，在摄氏85度、湿度85%和外加电压1000V下老化96小时，发现使用低价EVA胶膜的光伏组件均有20%-60%的衰减。这意味中国大陆生产的组件在电站环境不理想的状态下，可能10年内就会发生大规模的电量衰退。然而，即使光伏组件能通过96小时或者192小时衰减测试，是否能保证25年的寿命也还是未知数。一些日夜温差大、或靠近水域的光伏电站更是危机重重；这些场地由于价格低或缺乏特定用途，往往容易被选为光伏发电站设址之处。 　　随着光伏组件技术的发展，不少国家都对组件抗衰减性能提出越来越严格的要求。比如PVEL 曾经提出光伏组件需要通过600小时的抗PID老化测试，而日本Chemitox则要求组件表面在保留水膜的情况下测试抗PID衰减性能。 　　对于光伏组件的蜗牛纹问题，目前还没有非常标准的测试方法，多是将电池片做成隐裂状态后拼成组件，交替进行湿热老化和暴晒测试。一些EVA胶膜厂商把蜗牛纹归咎为使用EVA回收料的缘故，并以不使用EVA回料来承诺品质，但这其实是未彻底了解EVA树脂的性能和组件结构所做出的盲目保证。塑胶多次加工会带来自然水解，但在EVA胶膜的生产中，极少有反复多次加工EVA树脂的可能性。蜗牛纹和电池片的品质、背板的透水性、EVA胶膜的配方以及加工技术、组件设计等方面均有关系。对EVA胶膜而言，要做到抗蜗牛纹，更重要的提高其抗水解性。 　　目前使用光伏组件功率抗衰减方案的组件，在85摄氏度85%湿度和1000V的96小时的老化后，能维持5%以内的功率衰减；而使用海优威新材料股份公司的抗PID衰减EVA胶膜的组件，在国内外多家知名组件厂的试验中衰减不到2%。在日本Chemitox的水膜抗衰减测试中，抗PID衰减EVA胶膜更是中国国内组件厂通过测试的重要保证。海优威的EVA胶膜能够在严酷的自然环境中保障光伏组件有更长的寿命。 　　若以25年的电站使用年限来计算，功率衰减0.8%和衰减5%的光伏组件，投资回报率相差9.4%。而现在最好的EVA材料和最差的EVA材料，每瓦成本只相差0.03元人民币，只要发电3天的收益就可打平。根据英国Wind&Sun公司2.6KW电站（英国第一个分布式电站）和海南尖峰岭电站的调查研究，电站衰减主要是EVA黄变和闪电纹引发的热斑导致，如果采用高品质EVA，组件寿命或可超过25年。CPTV的技术工程师张雪认为：常见的电站业主投资认为电站组件成本越低越好，但这样的观念没有考虑组件25年的寿命与电站的投资回报率。电站投资方更应该关注组件品质，而封装材料，特别是EVA材料，对组件品质影响甚大。因采用低品质EVA而导致电站大规模爆发闪电纹和功率衰减的情况，随着中国大陆装机量增长而越来越明显。业主投资光伏电站，对EVA材料的选择也需慎之又慎。 　　笔者认为，尽管低品质组件减少了每瓦的装机成本，却也大幅度减少了电站的使用年限，导致电站未达到使用寿命就发生衰减，甚至提前电站报废。电站的投资商应该忽略每瓦的建造成本，进而关注度电成本，改采品质更优良的材料。