Sumber: reglobal.co
Laporan Indeks Modul PV Pusat Ujian Tenaga Boleh Diperbaharui (RETC) 2022
Ini adalah petikan daripada Laporan Indeks Modul PV 2022 Pusat Ujian Tenaga Boleh Diperbaharui (RETC). Laporan Indeks Modul PV tahun ini, meneroka tiga topik yang saling berkaitan—modul PV jenis-n, forensik lapangan dan cuaca ekstrem—yang menunjukkan beberapa risiko teknikal yang tidak dapat dielakkan. berkaitan dengan pembangunan projek solar. Topik-topik yang tepat pada masanya ini juga menjelaskan nilai pendekatan dipacu data kepada pengurusan risiko.
Menilai modul PV jenis N baharu
Keupayaan berterusan industri solar untuk mengurangkan kos sambil meningkatkan prestasi adalah sebab utama solar menyumbang bahagian terbesar kapasiti penjanaan elektrik AS baharu pada tahun 2021. Aliran ini ditunjukkan dengan baik oleh perubahan berterusan pada reka bentuk modul dan teknologi sel. Tahun lepas, sebagai contoh, RETC meneroka faedah dan cabaran membangunkan dan menggunakan modul format besar, yang dijangkakan ramai penganalisis akan menguasai pasaran pada tahun-tahun akan datang. Tahun ini, RETC memantau dengan teliti satu lagi aliran teknologi yang semakin mendapat daya tarikan dan penerimaan pasaran, peningkatan sel PV jenis-n generasi akan datang dengan hubungan pasif.
Kebangkitan TOPCon
Ramai penganalisis industri dan saintis bahan percaya reka bentuk sel PV jenis-n yang baru muncul ialah perkembangan logik seterusnya pada peta jalan teknologi PV. Pada tahun 2013, penyelidik di Institut Fraunhofer untuk Sistem Tenaga Suria Jerman membentangkan kaedah menghasilkan sel suria silikon jenis n berkecekapan tinggi dengan struktur sentuhan pasif oksida terowong baru (TOPCon). Terima kasih kepada pasif permukaan yang sangat baik dan pengangkutan pembawa yang berkesan, reka bentuk sel novel ini mencapai markah tinggi untuk voltan litar terbuka (Voc), faktor isian dan kecekapan. Kurang daripada sedekad kemudian, TOPCon ialah perkataan paling heboh dalam solar. Pengeluar modul terbesar di dunia memulakan pengeluaran volum modul PV dengan sel TOPCon. Walaupun LONGi Solar bertaruh besar pada TOPCon jenis-p, banyak syarikat modul terkemuka lain—seperti Jinko Solar, Jollywood Solar Technology, JA Solar dan Trina Solar—membuat pelaburan yang besar dalam modul dengan reka bentuk sel TOPCon jenis-n. Pivot kolektif dalam pasaran ini disebabkan terutamanya oleh lengkung kecekapan yang merata untuk modul pemancar pasif dan sel kenalan belakang (PERC) jenis-p. Walaupun ini telah menguasai pasaran dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengeluar mula mencapai had fizikal reka bentuk sel PERC mono jenis p. Peralihan kepada sel TOPCon jenis-n akan membolehkan syarikat modul meningkatkan lagi kecekapan sel dalam makmal dan dalam pengeluaran besar-besaran.
Kebaikan sel jenis N
Pengeluar solar telah lama mengiktiraf potensi manfaat kecekapan sel PV jenis-n. Sebagai contoh, Sanyo mula membangunkan sel PV teknologi heterojunction (HJT) jenis-n pada tahun 1980-an. Di samping itu, SunPower telah membina sel PV hubungan belakang interdigitated (IBC) di atas asas silikon jenis n ketulenan tinggi. Disebabkan oleh kerumitan pembuatan yang terlibat, modul PV berkecekapan tinggi berdasarkan reka bentuk sel HJT dan IBC jenis n agak mahal untuk dihasilkan dan kekal sebagai bahagian khusus pasaran. Sebagai perbandingan, pembuatan sel TOPCon jenis-n sangat serupa dengan proses PERC. Hasilnya, pengeluar boleh menghasilkan modul TOPCon berkecekapan tinggi generasi seterusnya ini pada barisan pengeluaran PERC yang dinaik taraf.
Walaupun modul TOPCon jenis n hari ini lebih mahal sedikit untuk dihasilkan pada asas per watt berbanding modul PERC mono jenis p, keuntungan kecekapan menghasilkan kos tenaga bertingkat (LCOE) yang lebih rendah dalam penggunaan medan berskala besar. Paling penting, pakar terkemuka menjangkakan TOPCon jenis-n mendapat manfaat daripada keluk pembelajaran yang dipercepatkan. Kelebihan bahan utama sel TOPCon jenis-n berbanding dengan sel PERC mono jenis-p ialah kadar degradasi yang lebih rendah disebabkan oleh penurunan kerentanan terhadap kedua-dua degradasi akibat cahaya (LID) dan degradasi akibat cahaya dan suhu tinggi (LeTID). Kelebihan tambahan mungkin termasuk faktor dwimuka yang lebih tinggi, serta prestasi yang lebih baik di bawah kedua-dua keadaan cahaya malap dan suhu tinggi.
Risiko pengambilan awal
Kebanyakan penganalisis menjangkakan modul dengan sel TOPCon jenis-n akan meningkatkan bahagian pasaran dengan cepat berdasarkan kelebihan prestasi ini. Walau bagaimanapun, teknologi sel PV yang baru muncul—walaupun yang akhirnya terbukti berjaya di lapangan—selalunya membawa lebih banyak risiko daripada teknologi matang dan terbukti. Sehingga produk digunakan pada skala besar, potensi wujud untuk mekanisme degradasi yang belum ditemui. Hari ini, sebagai contoh, jurutera dan pembiaya bebas menganggap modul PV mono PERC jenis p sebagai teknologi yang stabil dan berisiko rendah. Penilaian ini tidak selalunya merupakan pendapat konsensus. Versi awal modul PERC mono mempunyai masalah dengan kestabilan, terutamanya LID dan, dalam keadaan yang jarang berlaku, LeTID. Mod degradasi mono PERC yang tidak dijangka ini menunjukkan risiko prestasi yang dihadapi oleh pengguna awal dengan teknologi baharu.
Walaupun sel TOPCon PV jenis-n telah terbukti tahan terhadap LID dan LeTID, beberapa bukti wujud kerentanan terhadap degradasi yang disebabkan oleh ultraviolet. Sebagai contoh, penyelidik di Makmal Pemecut Kebangsaan SLAC dan Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) telah mendokumenkan kehilangan kuasa bahagian hadapan dan belakang dalam teknologi sel suria termaju selepas ujian pendedahan UV dipercepatkan secara buatan. Data ini tidak menunjuk kepada satu mekanisme degradasi tetapi mencadangkan bahawa reka bentuk sel yang berbeza merosot melalui laluan yang berbeza.
Analisis forensik prestasi lapangan
Analisis forensik ialah penyiasatan terperinci yang bertujuan untuk menentukan punca kegagalan sistem PV. Dalam kebanyakan kes, kegagalan penyongsang atau anggaran pengeluaran yang tidak tepat adalah untuk dipersalahkan untuk prestasi sistem yang sebenar atau yang dilihat.
Penilaian asas
Salah satu cara terbaik untuk pihak berkepentingan projek mengurangkan risiko projek adalah dengan melibatkan pihak ketiga yang berkelayakan untuk menjalankan penilaian kesihatan modul asas semasa pentauliahan projek. Dengan menangkap ukuran berkualiti tinggi sebelum operasi komersial, penilaian forensik garis dasar memberikan manfaat jangka pendek dan panjang sepanjang hayat operasi sistem kuasa PV. Dalam jangka pendek, penilaian pentauliahan garis dasar meningkatkan ketepatan anggaran prestasi sistem.
Ujian EL siang hari
Ujian Electroluminescence (EL) menggunakan sistem kamera khas untuk mendokumenkan pelepasan cahaya yang berlaku apabila arus elektrik melalui sel PV. Ujian EL mempunyai sejarah yang panjang di makmal, di mana ia digunakan untuk mengesan pelbagai kecacatan modul tersembunyi. Setelah diturunkan kepada persekitaran dalaman terkawal, ujian EL semakin biasa dalam penyiasatan forensik lapangan. Pengimejan EL siang hari memberikan dua faedah berbeza berbanding pendekatan terdahulu. Pertama, metodologi ujian EL kami membolehkan juruteknik menguji modul in situ, yang mempercepatkan proses ujian dan menghapuskan kerosakan sel akibat penyingkiran dan pengendalian modul. Kedua, ujian EL siang hari menghapuskan keperluan untuk menguji modul dalam kegelapan malam, meningkatkan lagi keselamatan dan pemprosesan.
Hasil ujian EL dalam medan adalah berharga untuk mengenal pasti kecacatan pembuatan utama, kerosakan penghantaran dan pengangkutan di luar tapak, kerosakan pengendalian atau pemasangan bahan di tapak, atau kerosakan akibat kejadian cuaca buruk seperti hujan batu, angin atau salji. Imej EL ini membolehkan pihak berkepentingan projek mengenal pasti kerosakan sel yang boleh menyebabkan ketidakakuran terma, titik panas dan prestasi rendah modul masa hadapan. Apabila didokumenkan dan dilaporkan dengan secukupnya, imej EL pihak ketiga boleh membantu menyelesaikan tuntutan waranti dan insurans. Tidak seperti imejan inframerah udara (IR), yang hanya mengenal pasti lokasi berpotensi isu prestasi, penyiasatan EL siang hari menjelaskan punca prestasi kurang. Penemuan ini memberi manfaat kepada pihak berkepentingan projek dengan mempercepatkan penyelesaian isu dan meminimumkan kerugian pengeluaran.
Penyelenggaraan ramalan
Forensik prestasi medan pihak ketiga amat praktikal apabila digabungkan dengan platform pemantauan yang mantap dan protokol penyelenggaraan ramalan. Apabila modul PV semakin meningkat, aset yang diletakkan berada pada risiko yang lebih rendah untuk berprestasi rendah. Microcracking sel selalunya tidak memberi kesan kepada prestasi modul apabila modul baharu, tetapi itu tidak semestinya berlaku apabila sistem semakin tua. Selepas 5 atau 10 tahun dalam bidang ini, beberapa modul terus berfungsi seperti yang diharapkan, manakala yang lain mengalami degradasi yang dipercepatkan.
Membezakan antara modul "baik" dan modul "buruk" bukanlah perkara yang mudah, terutamanya dalam sistem yang digunakan selepas Jabatan Perdagangan AS menggubal dasar AD/CVDnya. Projek besar yang nampaknya mempunyai pembekal modul tunggal sebenarnya boleh mengintegrasikan modul yang dihasilkan menggunakan sel yang diperoleh daripada sedozen vendor berbeza. Memandangkan setiap bil bahan (BOM) adalah unik, setiap satu mempunyai profil risiko yang berbeza.
Mengurangkan risiko cuaca ekstrem
Tiada siapa yang memahami bahaya semula jadi yang berkaitan dengan penggunaan solar lebih baik daripada pakar insurans tenaga boleh diperbaharui seperti Insurans GCube. Menurut laporan pasaran 2021 syarikat, "Hail or High Water: The Rising Scale of Extreme Weather and Natural Catastrophe Loss in Renewable Energy", tuntutan insurans berkaitan cuaca telah meningkat dalam kekerapan dan keterukan apabila projek solar telah meningkat dari segi kekerapan, saiz dan taburan geografi. Memandangkan pertumbuhan pesat pasaran solar di seluruh dunia, peningkatan yang setimpal dalam tuntutan insurans solar bukanlah sesuatu yang tidak dijangkakan sepenuhnya. Walau bagaimanapun, punca tuntutan insurans solar telah mengejutkan beberapa orang dalam industri insurans. Khususnya, sejak 2015, kerugian yang diinsuranskan yang berkaitan dengan kejadian cuaca ekstrem adalah kira-kira dua kali ganda magnitud kerugian yang berpunca daripada malapetaka semula jadi.
Walaupun peristiwa cuaca ekstrem mengakibatkan kerugian yang lebih diinsuranskan daripada malapetaka semula jadi, tuntutan insurans yang dikaitkan dengan kategori kehilangan cuaca yang teruk tidak dapat dielakkan. Pihak berkepentingan projek boleh menghalang atau mengurangkan banyak kerugian cuaca yang melampau dengan menjalankan penjagaan yang munasabah dan berpandangan jauh dalam pemilihan produk dan reka bentuk sistem. Selain itu, pakar pengurangan risiko boleh membantu pelabur ekuiti cukai dan syarikat insurans memahami risiko kewangan yang berkaitan dengan cuaca buruk.
Ujian perbandingan
Pemilihan produk strategik ialah langkah pertama yang penting untuk mengurangkan punca utama kehilangan cuaca yang melampau. Keputusan ujian kebolehbankkan dan di luar pensijilan RETC menunjukkan cara reka bentuk modul PV yang berbeza atau gabungan modul dan racking menentang pelbagai jenis tekanan persekitaran ini. Perbezaan ini adalah misi kritikal dalam konteks pengurangan risiko cuaca ekstrem.
Contoh bahaya cuaca ekstrem yang boleh dielakkan termasuk angin, hujan batu dan salji. Berdasarkan kekerapan tuntutan, kejadian angin kencang merupakan punca utama kerugian yang diinsuranskan dalam aset solar yang diletakkan. Berdasarkan keterukan kerugian, ribut hujan batu yang dihebahkan secara meluas di Texas Barat telah merosakkan kira-kira 400,000 modul PV, menyebabkan tuntutan insurans solar tunggal terbesar setakat ini. Salji adalah bahaya yang agak rendah secara keseluruhan tetapi memberikan risiko yang ketara pada ketinggian atau latitud tertentu.
Matlamat ujian perbandingan dan dipercepatkan adalah untuk memperkasa pihak berkepentingan projek untuk mengenal pasti dan menentukan produk dan reka bentuk sistem terbaik untuk aplikasi dan persekitaran tertentu. Modul yang berprestasi baik di bawah ujian beban mekanikal dinamik sangat sesuai untuk digunakan dalam persekitaran angin kencang. Modul yang berprestasi baik dalam urutan Ujian Ketahanan Hujan Batu (HDT) RETC sangat sesuai untuk digunakan di kawasan yang terdedah kepada hujan batu. Modul yang berprestasi baik dalam ujian beban mekanikal paling sesuai untuk menahan beban yang berkaitan dengan ais dan salji. Modul yang tidak berfungsi dengan baik dalam kedua-dua ujian ini bukanlah produk "buruk", terutamanya dalam aplikasi yang betul. Modul yang dikeraskan terhadap angin dan hujan batu sering menimbulkan kos pembuatan yang lebih tinggi. Syarat untuk pemasangan di Lembah Tengah California, yang jarang mengalami angin kencang, hujan batu atau salji, mungkin tidak membenarkan kos tambahan ini.
Untuk mengurangkan risiko rantaian bekalan, pembangun sering menilai dan mendapatkan pelbagai model dan vendor modul PV. Kerentanan cuaca yang melampau akan berbeza-beza di seluruh portfolio modul PV terpilih ini. Dengan memberi perhatian kepada perbezaan ini, pembangun boleh mengarahkan modul keras angin, hujan batu atau salji masing-masing ke tapak yang terdedah kepada angin, hujan batu atau salji. Jenis penggunaan terpilih ini adalah cara yang agak mudah dan kos efektif untuk mengurangkan risiko cuaca yang melampau.
Strategi stow pertahanan
Selepas menapis dan menggunakan modul secara terpilih berdasarkan rintangan kepada keadaan khusus tapak, pihak berkepentingan projek boleh melaksanakan strategi kawalan perisian responsif cuaca untuk mengurangkan lagi risiko cuaca ekstrem dalam aplikasi utiliti yang besar. Banyak sistem PV berskala besar menyepadukan penjejak paksi tunggal dikawal secara pintar yang menggunakan perisian untuk mengikuti matahari sambil mengelakkan teduhan sendiri. Memandangkan tuntutan insurans berkaitan cuaca telah meningkat, pengeluar penjejak terkemuka industri telah melaksanakan tindak balas kawalan perisian baru, seperti mod stow pertahanan khusus ancaman atau gudang muatan.
Disebabkan sifat kejadian angin kencang dan hujan batu yang sangat setempat dan bergerak pantas, amaran cuaca buruk sering memberi sedikit amaran awal kepada pengendali loji. Selain itu, jenis ribut yang menghasilkan angin kencang dan hujan batu besar sering mengakibatkan talian kuasa terputus dan kehilangan kuasa AC. Kawalan perisian aktif boleh menangani cabaran ini dan menyediakan pengurangan risiko yang berkesan dengan ciri produk seperti permulaan tempatan atau jauh, masa tindak balas yang pantas dan sandaran bateri yang tidak selamat. Ia juga penting untuk mempertimbangkan risiko cuaca yang kebetulan.
Walaupun industri insurans telah lama bergantung pada penilaian risiko kebarangkalian untuk menyediakan perlindungan secara mampan, cabaran yang ditimbulkan oleh projek solar adalah dua kali ganda. Pertama, data sejarah terhad tersedia untuk memahami risiko cuaca ekstrem, terutamanya dengan mengambil kira kadar perubahan teknologi dan pengembangan pasaran. Kedua, data malapetaka semula jadi yang biasanya bergantung pada penanggung insurans tidak menangkap peristiwa cuaca ekstrem "tidak dikategorikan".
Kualiti modul
Produk yang kelihatan serupa di atas kertas mungkin menunjukkan prestasi yang sangat berbeza di dunia nyata. Komitmen pembuatan terhadap kualiti selalunya menyumbang kepada perbezaan ini. Meningkatkan bilangan projek solar berkapasiti lebih tinggi di lokasi di seluruh dunia bukanlah tanpa risiko. Mengurangkan risiko khusus tapak memerlukan aplikasi strategik produk dan teknologi. Pendekatan satu saiz untuk semua kepada reka bentuk produk dan pembangunan projek sentiasa meningkatkan profil risiko projek. Pembezaan produk strategik meningkatkan daya tahan projek.
Reka bentuk modul dan sistem yang dikeraskan hujan batu mengurangkan risiko projek di kawasan yang terdedah kepada hujan batu seperti Texas Barat. Reka bentuk produk dan sistem yang menentang kesan angin dinamik mengurangkan risiko projek di lokasi angin kencang di seluruh dunia. Reka bentuk produk dan sistem yang menahan beban mekanikal statik yang tinggi mengurangkan risiko kegagalan bencana di lokasi salji melampau. Produk tahan kakisan memanjangkan hayat operasi di kawasan pantai.
Makmal ujian menggunakan peralatan yang ditentukur dan diperakui di bawah keadaan ujian yang diaudit dan terkawal. Ciri-ciri yang ditangkap di bawah keadaan ketat ini mewakili ukuran prestasi modul PV yang betul dan memberikan nilai kepada pelbagai pihak berkepentingan projek. Walaupun ujian kilang mengikut parameter keadaan ujian standard (STC) sesuai untuk menetapkan penarafan papan nama modul, keputusan ujian kilang tidak mencirikan keadaan operasi modul biasa. Untuk memodelkan prestasi sistem dengan tepat dalam dunia nyata, adalah penting untuk memahami cara modul berprestasi di bawah keadaan sinaran rendah atau berkaitan dengan perubahan sudut matahari. Selain itu, adalah penting untuk mencirikan prestasi modul di bawah keadaan ujian yang mencerminkan keadaan operasi di mana sistem PV biasanya menghasilkan hasil tenaga yang optimum. Ia juga penting untuk memahami bagaimana pendedahan matahari jangka pendek dan kemerosotan yang terhasil memberi kesan kepada prestasi PV dalam medan.
Sepanjang Laporan Indeks Modul PV edisi 2022, RETC telah mengiktiraf 9 pengeluar berbeza dan mempamerkan 61 contoh pencapaian tinggi dalam pembuatan. Untuk mengenal pasti yang terbaik daripada yang terbaik, ia menyemak dan meletakkan kedudukan keseluruhan pengagihan data merentas ketiga-tiga disiplin: kualiti, prestasi dan kebolehpercayaan. Matriks Keputusan Keseluruhan menyerlahkan enam prestasi terbaik berdasarkan pencapaian tinggi keseluruhan dalam pembuatan: JA Solar, JinkoSolar, LONGi Solar, Hanwha Q CELLS, Trina Solar dan Yingli Solar.
