水面电站光伏组件PID研究

水面电站光伏组件 PID性能研究 Kean 2019.06 2019 Overview of Talesun公司介绍 Changshu, Jiangsu Talesun HQ Shizuishan, Ningxia Talesun Ningxia Factory Rayong, Thailand Talesun Thailand Factory Global Locations Overview of Talesun公司介绍 公司“万农生态农庄”光伏示范项目 公司“万农生态农庄”光伏示范项目 公司“万农生态农庄”光伏示范项目 渔光互补 Fishing light complementary 公司“万农生态农庄”光伏示范项目 桩基 式 渔光互补 水面电站 Pile-based PV system on water （ Fishing light complementary） 漂浮式试验电站 floating system （ Test station） 传统光伏系统与水上系统效率对比 编 号 因素 传统地面电站系 统效率（ %） 水上电站 系统效 率（ %） 备注 0 倾角面辐照量增益 106.4 104.8 小倾角方案对传统最佳倾角方案， 倾角面辐照量减少 1.6% 1 阴影损失 97.5 98.4 小倾角方案对传统电站 综合效率提升 0.4%，比最佳倾角漂浮电站提升 2.2% 2 IAM相对透射率损失 97.0 96.5 3 弱光损失 99.3 99.6 采用单晶 PEC双玻组件，弱光性能好，抗 PID衰减，综合 效率提升 0.3% 4 灰尘遮挡损失 97 98.5 本方案水面和陆地温度差异的发电量提升 3%，在水面的上灰尘比较小， 采用与环境更和谐的驱 鸟措施，减少鸟粪引起热斑的影响， 相对陆地电站，发电量提升 1.5%。5 温度损失 91 94 6 组件特性损失 100.7 100.7 采用正公差 PERC单晶组件，发电量提升大约 0.7%。同时 漂浮电站倾角小、间距小、电缆导致组 件失配大大减少，同时通过采用不同线径的方式来选择电缆，发电量提升 0.1%。7 组串失配损失 99 99.1 8 直流电缆损耗 98.7 99 漂浮电站的倾角小，间距小，布局紧凑，直流电缆长度大大减少，同时汇流箱输出电缆提升一个规格，采用 95mm2铜电缆代替 70mm2铜电缆，发电量损耗减少 0.3%。 9 逆变器系统效率 98.6 98.6 选择同一类型逆变器 10 低压交流损耗 99.4 99.5 集装箱式逆变器，交流铜排短， 综合效率提升 0.1% 11 箱变损耗 98 99 大容量变压器每瓦的负载损耗、空载损耗更小考虑系统夜间损耗， 综合效率提升 1% 发电量百分比 83.3 88.1 发电量百分比 提升 5% 水 上光伏系统发电量 提升 5%以上 Efficiency of PV system on water increase 5% 水 上光伏系统发电效率优于传统地面电站 Efficiency of PV system on water is better than conventional ground system 水上系统应用方案 PV system applications on water 桩基式水面电站 Pile-based PV system on water 全浮体漂浮系统 floating system –All Floating structure 浮体 +钢结构漂浮系统 floating system --Floating structure+ steel stents 固定方式： 所有浮力、结构受力 均由 HDPE浮体 提供和 承载； 固定方式： 由 HDPE浮体提供浮 力 ，结构 受力均使用钢 支架构件 受力； 固定方式： 借鉴 地面电站建设 ，支架安装 在桩 柱上 ，桩 柱 固定于水底； ⚫按照 水上系统支架类型大体可划分为以下三种应用 ： There are three main types of supports for aquatic systems 水上系统应用方案 PV system applications on water 类型 type 适用范围 range of application 不适用范围 Scope of exclusion 优点 advantage 缺点 disadvantage 桩基式“渔光互补” Pile-based “fishing light complementing“ 适用于水深较浅 的水池等水域 。 Suitable for shallow pools and other water areas. 水深 3m水域，会导致桩 基成本过高，不宜采用 此系统。 not suitable If water depth3m will cost too high, 造价最低 ; 且组件倾角可依 据当地纬度灵活设置。 Lowest cost . Inclination Angle can be flexibly set according to local latitude. 水深较深时施工难度大，后期维 护困难，维护费用较高。 the construction and maintenance is difficult 浮体 +钢结构漂浮系统 floating system -- Floating structure+ steel 广泛适用于水深 较深，塌陷区， 具有防渗层的水 库等水域。 Widely used in deep water, subsidence areas, reservoirs with impermeable layer and other waters. 最低枯水位时，光伏阵 列下水深小于 0.5m时， 不能采用此系统。 When the water depth is less than 0.5m at the lowest dry water level, the system cannot be used. 造价较低，浮箱仅作为浮 体，提供浮力，较大的水 平力由金属支架承担。 Lower cost, buoyancy box is mainly used to provide buoyancy. 连接节点多，施工难度较大。 HDPE材料的耐久性是否足够？结 构稳定性较差。 Too many connection nodes. The durability of HDPE materials？ Poor structural stability. 全浮体漂浮系统 floating system –All Floating structure 模块化，施工方便，工期 较短，水面稳定性好。 Modular, convenient to fix, short construction period .good water surface stability. 造价最高，浮箱连接耳环是其薄 弱环节； HDPE材料的耐久性？组 件不能实现最佳倾角。 cost highest, floating box connection earrings is its weak point, durability of HDPE? Hard to optimal inclination. 水面系统的光伏组件环境因素 Environmental factors high humidity 高湿度 Harsh salt spray corrosion 高盐雾腐蚀 high irradiance 高辐照度 strong wind 强风压 i midi 高湿度 i 高盐雾腐蚀 i i i 高辐照度 i 强风压 水上组件需补充测试 Required Additional testing 序号 应用环境类型 实验项目 实验条件 1 湿热地区 8.11 湿热试验 在 85℃ ， 85%相对湿度下 1000h 2 高辐照地区 8.12 强紫外试验 80℃ , 15kWh/m2 3 农场附近地区 8.13 氨腐蚀试验 参考 IEC 62716 4 重盐害地区 盐雾试验 海边距离小于 500m应用环境参考 IEC 61701中 level 1水平 。 其他 具体应用环境可参照附录 B中图 B2，选择 IEC61701中其 他 level水 平进 行 5 大风及强降雪地区 8.8 动态载荷试验 +/-1440pa, 1000循环，参照 IEC TS 62782:2016 6 湿热水上组件 8.6 PID试验 在 85℃ ， 85%相对湿度下 192h以上系统电压测 试 ⚫依据 CQC认证中心要求，水上组件需补充测试条件如下 ： ⚫According to the requirements of CQC certification center, additional testing conditions as below： PID现象的 “发现历史” Discovery history of PID ✓ In1978偏置电压 &湿度与电池板可靠性的关联性被提出 First addressed by Hoffman and Ross (JPL) : potential impact of voltage-biased humidity exposure of solar panels on long term stability. ✓ In 1985系统偏置下的漏电流被研究 ,G.R.Mon(JPL),et al., investigated PV module leakage current under system bias. ✓ In 2005,表面极化现象被发现 R.Swanson (Sunpower),et al., reported the surface polarization effect in high- efficiency silicon solar cells for rear-contacted n-type cells when they were operated in modules at high positive voltage. ✓ In 2008,P型晶硅电池的 PID现象被首次报告 .for the first time evergreen reported PID for front-junction P- type crystalline silicon solar cells in modules at high negative bias voltage. ✓ In 2010,PID风险的普遍性被提出。 NREL and Solon demonstrated that PID is a fundamental risk whenever state-of-the-art P-type crystalline silicon solar cells are used in standard modules at high negative bias. 组件 BOM搭配因子 Component BOM collocation factor EVAPOE 双面 电池 Bifacial- cell 单面电 池 Single side cell 背玻 Back glass 背板 backsheet 如何搭配 How to combinationAnti- PID 路径 结构 防护 POE+背板 POE+双玻 EVA+背板 EVA+双玻 单面电池 双面电池 …… 水上系统项目 Some Water surface photovoltaic power station project ⚫部分水上项目（ Some Water surface photovoltaic power station project） 序号 NO. 项目 名称 （ project） 项目 所在地 （ location） 建设规模（兆 瓦 ） Capacity （ MW） 施工厂 家 支架类型 组件类型 1 信义濉溪县韩村镇临涣矿采煤沉陷区发电项目 濉溪县 100 信义 浮体 +钢结构 双玻 2 颍上县古城镇采煤沉陷区电站项目 颍上 县 120 天合 浮体 +钢结构 双玻 3 淮北鑫能濉溪县南坪镇采煤沉陷区发电项目 濉溪县 60 协鑫 全浮体 单玻 5 宿州晶海光伏发电有限公司埇桥区发电项目 区 桥 埇 50 晶科 全浮体 单玻 6 宿州华阳新能源埇桥祁县采煤沉陷区发电项目 区 桥 埇 50 阳光 渔光互补 单玻 7 顾桥采煤沉陷区水面漂浮式光伏发电项目 凤台区 150 阳光 全浮体 双玻 +单玻 8 济宁微山采煤沉陷区光伏领跑技术基地发电项目 微山区 100 晶科 全浮体 单玻 9 微山采煤沉陷区光伏领跑技术基地鑫能傅村发电项目 微山区 50 协鑫 全浮体 双玻 +单玻 10 微山采煤沉陷区光伏领跑技术基地国阳欢城发电项目 微山区 50 阳光 全浮体 双玻 +单玻 11 江苏响水 120兆瓦渔光互补 响水县 120 天合 渔光互补 单玻 12 中利万农渔光互补试验电站 常熟市 20 中利 渔光互补 单玻 13 华容协鑫 200MW(一期 100MW)渔光互补光伏电站 华容县 200 协鑫 渔光互补 双玻 +单玻 ① 目前水上系统组件，单玻双玻组件均有，其中以双玻为主，单玻为辅，且单玻也 以 常规单玻产品为主； ② 渔光 互补项目，单玻组件由于发电量较高，采用比例较大（前期项目，双面双玻产品未开发）； 组件 BOM搭配因子 Component BOM collocation factor EVAPOE 双面 电池 Bifacial- cell 单面电 池 Single side cell 背玻 Back glass 背板 backsheet 如何搭配 How to combinationAnti- PID 路径 结构 防护 POE+背板 POE+双玻 EVA+背板 EVA+双玻 单面电池 双面电池 …… P/N搭配常规抗 PID EVA PID 测试结果 The PID test result of P /N type bifacial cell module with normal anti-PID EVA shown as follow P T y p e F ro n t N T y p e F ro n t P T y p e -Rea r N T y p e -Rea r -0 .3 5 -0 .3 0 -0 .2 5 -0 .2 0 -0 .1 5 -0 .1 0 -0 .0 5 0 .0 0 2 1 . 0 8 % At t e n u a t i o n ra t i o P/ N t y p e b i f a ci a l ce l l m o d u l e 1 6 . 2 9 % P/N type Bifacial module + EVA PID tested 192h P type Bifacial module + POE/EVA test 1 P型双面电池分别搭配常规抗 PID EVA与 POE的 PID性能对比 The PID test result of P type bifacial cell module with normal normal anti-EVA and POE under 192h PID tested P T y p e F ro n t P T y p e Re a r -0 .3 5 -0 .3 0 -0 .2 5 -0 .2 0 -0 .1 5 -0 .1 0 -0 .0 5 0 .0 0 At t e n u a t i o n ra t i o A N o m o ra l EVA PO E 3.22% 5.94% P 型双面双玻 +POE/EVA P type bifacial module PID tested 192h with EVA and POE 正面 背 面 8.13% 34.94% N type Bifacial module + POE/EVA test1 N型双面电池分别搭配常规抗 PID EVA与 POE的 PID性能对比 The PID test result of P type bifacial cell module with normal anti-EVA and POE under 192h PID tested N T y p e F ro n t N T y p e Re a r -0 .3 5 -0 .3 0 -0 .2 5 -0 .2 0 -0 .1 5 -0 .1 0 -0 .0 5 0 .0 0 At t e n u a t i o n ra t i o A N o m o ra l EVA PO E N 型双面双玻 +POE/EVA N type bifacial module PID tested 192h with EVA and POE 24.4% 18.3% 正面 背 面 13.6% 8.2% 使用改进型超抗 PID的 POE， N/P型双面组件均可 pass 480小时 PID测试 With ‘ super-anti PID’ POE， 480h Long time PID test 0 100 200 300 400 500 -0 .0 5 -0 .0 4 -0 .0 3 -0 .0 2 -0 .0 1 0 .0 0 At t e n u a t io n ra t io T i m e / h P t y p e f ro n t N t y p e f ro n t 0 100 200 300 400 500 -0 .0 2 2 -0 .0 2 0 -0 .0 1 8 -0 .0 1 6 -0 .0 1 4 -0 .0 1 2 -0 .0 1 0 -0 .0 0 8 -0 .0 0 6 -0 .0 0 4 -0 .0 0 2 0 .0 0 0 0 .0 0 2 At t e n u a t io n ra t io T i m e / h P t y p e re a r N t y p e re a r Super anti-pid POE 85℃ , 85% RH and -1500V bias voltage Test time 480h Power degradation ＜ 5% P/N type Bifacial module + super anti-PID POE *使用该厂家提供的 POE，共试验 3次，其中两次 Fail （ 2018年）， POE的稳定性是影响双面组件 PID可靠性的一个重要 因素。 使用 P型 PERC单晶 + EVA +普通背板 /低水透背板 . 测试 PID144小时 Anti-PID performance of P type PERC cell with POE + backsheet with different water permeable. test 144h 背板透水率差异影响 influence of water permeable rate of backsheet 使用 P型 PERC单晶 + POE+普通背板 /低水透背板 . 测试 PID144小时 Anti-PID performance of P type PERC cell with POE + backsheet with different water permeable. test 144h 背板透水率差异影响 influence of water permeable rate of backsheet 小结 对于水面电站组件的抗 PID性能： • POE对于改善双面电池组件的抗 PID有明显提升作用 POE can significantly improve the PID performance of bifacial modules • 双面组件需搭配 POE使用以改善其抗 PID能力，可用于桩基式水面电站 Double-sided batteries must be used with POE. It is suggested to be used in pile-based surface power station • 鉴于 POE产品的成熟度，双面 +POE的产品不推荐在漂浮系统使用。 Considering the maturity of POE products, double-sided +POE products are not recommended for use in floating systems. • 无论是 POE还是 EVA封材，背板水汽透过率差异对 PID的影响较小。 No matter POE or EVA sealing materials, the difference of water vapor transmittance of back plate has little influence on PID. THANKS！