邓伟华

摘 要：因我国西北地区人口密度较小、戈壁沙漠等闲置土地较多，所以大型光伏发电厂大部分都建在西北地区，西北地区自然环境的特点是沙尘天气多、昼夜温差大，因此自然环境对光伏电站“寿命”的影响是比较大的，文章就影响光伏电站“寿命”的一些因素展开讨论，以便使读者对光伏电站的建设有所了解和帮助。

关键词：影响；光伏电站；寿命；因素

太阳是一个巨大无尽的洁净能源中心，据科学家推算，在太阳内部进行的由“氢”到“氦”核聚变反应已经持续了几十亿年，其向宇宙空间辐射的能量功率为380000000000万亿千瓦，其中大约22亿分之一到达地球大气层，30%左右被大气层反射，23%左右被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率大约为800000亿千瓦，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧大约500万吨煤释放的热量。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电的直接转换。开发利用太阳能，使之成为能源体系中重要的替代能源，可以说是人类能源战略上的终极理想。人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用四面镜聚焦太阳光来点火，利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛。

下面讨论的问题主要是影响光伏系统发电和寿命的七个主要因素，这七个因素，有自然环境层面的，有技术层面的，也有市场层面的问题。

1 温度对光伏发电的影响

对于这个问题虽然好多人都有认识，但是没有引起足够的重视，有很多发电部门或者行业对这个问题至少引起的重视还不够。实际上单晶硅和多晶硅的温度系数都是0.35%～0.45%之间，根据测算，按照这个公式计算，一个30瓦的标准板，现在所谓并网的标准板在环境温度20度左右的时候，板温一般是25度左右，甚至更高一些，这样每个板上的总值大概接近4伏的电压，这个数字还是比较大的，就是在中午时分。在光伏发电量最大的时候，中午时分反而是效率最低的，所以，阳光最好的时候，发电效率反而是比较低的，这是一个问题，在系统设置过程中要充分的考虑到。

2 粉尘对光伏发电的影响

中国的西北部地区是经常遭受沙尘暴袭扰的地区，即便是在晴朗的天空，没有沙尘暴的天气，将近20几天的时间，光伏板上自然的降尘就影响发电的15%～20%，这个影响是比较大的。在沙尘天气一场沙尘就会影响到大约30%至40%，粉尘对光伏电池板发电的影响是重大的。最近有人关注热发电，热发电是反射，粉尘对热发电的影响比光伏的影响还要大，至少翻一倍，粉尘面都是在玻璃的下面，阳光入射进来，被粉尘遮挡一层，再反射出去还要遮挡一层，影响更大，而且光伏是平板的，光热是曲面的，不管是平板还是曲面，都会有同样的问题。

对太阳能电池板的清洗一直是困扰光伏发电的一个问题，有很多人认为，可以直接用水去冲洗，实际上这个问题在南方不是那么很突出，到了北方，尤其是西北这样的地区，问题就来了，其一是没有水，当地水特别缺，其二，即便是有水也是盐碱水，洗了之后有白色的盐碱，还不如不洗。

3 光伏组件效率衰减和组件本身寿命的影响

光伏电池长期在阳光下暴晒，其光伏电池性能、封装材料、盖板的透光性都受到影响，逐步衰减。大家也知道光伏板子不是永久性的，寿命大约是25至30年，这个衰减是什么情况呢？首先是光伏电池的衰减，然后是组件脱焊，这是光伏电池板存在的问题。我们做了一个测试，以45瓦板子的功率为例，最早的原始数据拿45瓦来说，这是峰值功率的情况，其后衰减的情况也不一样，有的特别严重，有的不是特别严重。前50天衰减速度还是比较快的，在前50～100天衰减稍稍好一些，后面的衰减就比较好了，一般来说进入一年以后，衰减一般是0.5%～0.8%的情况。

非晶硅光伏组件效率衰减特别快，一个月就达到15%，后面趋于相对稳定的状况。这个衰减我们观察了两个问题，一个是电池片本身性能衰减，一个是玻璃表面形成了水垢导致玻璃透过的影响，所谓的水垢具体成分是什么，我们也不是很清楚，但是有一点是肯定的，就是沙尘和降雨形成混合物以后，经过几天时间，钙化物重新在玻璃上形成一层钙化层，钙化层很难用抹布擦掉，一般都是用钢丝刷去刷，清除时困难一些。组件内部的电池脱焊是导致组件彻底报废的原因，包括在以前光伏电站中也出现这样的问题，生产厂家焊接的过程当中出现一些偶然的焊接过程中问题，导致在光伏组件运营过程当中，出现一系列的故障，用了若干年以后，比如说像这个焊片，焊的时候可能没有焊好，再加上光伏组件电流比较大，这个地方就脱焊，最后导致电池报废。

更多电池组件出现问题的是热胀冷缩，电池片和电池片之间是用铜带连在一起的，这个铜带在西部地区每天进行一次热胀冷缩，甚至不止一次，白天的时候即便在冬天，白天的温度也是三四十度，到了晚上是零下三四十度，这样每天的热胀冷缩，导致太阳电池板位移，使得焊带在几年以后，最短的大概就是三年，焊带就会出现断裂了。断裂了以后还很难发现，板子不工作了，你也找不到原因，要很仔细地看才能把断裂的地方找到。

4 组件串接匹配误差

光伏板在安装前一般都不做检测，很相信厂家，由厂家提供光伏组件，有很多的科研报告提供正偏差的光伏组件，实际上有一些组件参差不齐，要求是5%到3%，但是实际的比这个要大一些。光伏组件中大部分都是21片，最少的是19片太阳电池板，这里面有一块电池性能不好，就导致这20片电池输出性能都会受到影响，这个就是常说的木桶效应吧。

5 线路损耗

由于光伏发电场地较大，输电电流较大，线路较长，在设计导线的时候，很多设计都是按照安全电流做的设计，这种情况是不合理的，没有考虑到电路的损耗，大部分情况下这个损耗很大，很多设计损耗都在7%～8%。

6 光伏组件热斑问题

这个与光伏组件有关系，也与逆变器有关系，热斑问题有两个形成的原因，一个是遮荫，一个是光伏组件本身过热出现的问题，热斑带来的危害是非常突出的，有时板子中心区的温度接近50度了，其他的板子都处在差不多的另一温度，这个是早上9点钟左右做的测试，这个逆变器没有启动起来，不知道是什么原因，当逆变器启动以后这个热斑就没有了，逆变器没有启动的时候，这个热斑就出现了。这个热斑会影响整个电池串的输出。

7 基础和支架

有很多混凝土支架，采用不同的设计方式，对于不同的地面，支架要求不一样。在中国西部，做支架要考虑到风沙的流失，有的光伏电站，当初建的时候很好，没有问题，但随着风吹日晒，时间长了把支架下面的沙吹跑了，整个基础就下沉，一般采用条形桩，就是为抑制这种现象的发生。前几年为了加强建设速度和降低成本用了金属桩，特别是螺旋桩，这样虽然速度快，但在西部有一个问题就是锈蚀，光伏电站一般要30年的寿命，这样的金属桩能不能保持30年就是一个问题。

文章主要讨论了影响光伏电站“寿命”的七大因素。我们国家大型光伏发电厂大部分都建在西北地区，受西北地区自然环境的影响，特别是沙尘天气多、昼夜温差大两大因素的影响，光伏电站的运行“寿命”会大打折扣。另外，一些技术层面的因素，如光伏组件效率衰减和组件本身寿命、组件串接匹配误差、线路损耗等因素也影响着光伏电站的“寿命”。

参考文献

[1]尚华，王惠荣.太阳能光伏发电效率的影响因素[J].宁夏电力，2010 （5）.