新型電力系統(tǒng)下的“光伏擔(dān)當(dāng)”，要高效更要高可靠

“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，是在碳達峰、碳中和目標(biāo)背景下國家對電力系統(tǒng)發(fā)展作出的最新重大決策。 

在我國雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下，2035年左右，以風(fēng)光為主體的新能源在總裝機占比中將超50%，遠(yuǎn)期來看，光伏與風(fēng)電將達到70%以上的發(fā)電量占比。高比例的新能源容量接入，一方面需要電力系統(tǒng)由“源隨荷動”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸淳W(wǎng)荷儲”協(xié)同互動的運行模式，以此解決電源端的不可控問題；另一方面，新型電力系統(tǒng)對新能源發(fā)電本身的可靠性也提出了遠(yuǎn)超以往的要求，只有首先確保了系統(tǒng)的“安全與可靠”，接下來才是考慮其發(fā)電的可預(yù)測性，與網(wǎng)、荷、儲的互動。

新型電力系統(tǒng)需保持高可靠性

在碳中和背景下，能源生產(chǎn)與消費的電力化水平將顯著提高，限電停電對生產(chǎn)生活帶來的危害也就明顯增大。比如2019年末，由于缺煤以及部分地區(qū)能耗雙控的壓力大，部分地區(qū)出現(xiàn)了限電導(dǎo)致原材料價格飛漲（如金屬硅），使中下游的制造業(yè)受到巨大沖擊，東北部分地區(qū)停供生活用電更是使群眾的日常生活難以為繼。

因此，隨著新能源由輔助能源走向主力能源的地位，新型電力系統(tǒng)對新能源發(fā)電系統(tǒng)的可靠性要求將遠(yuǎn)超以往，新能源發(fā)電設(shè)施在生命周期內(nèi)需要具備抵抗各種極端氣象的能力，否則一旦發(fā)生大停電事故，帶來的經(jīng)濟損失將是無法估算的：

例如英國2019年的大停電事件，源自閃電導(dǎo)致的燃?xì)獍l(fā)電機組停機，該停機導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降，引發(fā)750MW海上風(fēng)電機組脫網(wǎng)，電網(wǎng)頻率進一步降低導(dǎo)致低頻減載以及更多的發(fā)電機組脫網(wǎng)，最終造成英格蘭與威爾士大部分地區(qū)停電，約有100萬人受到停電影響。

又如2021年初的美國德克薩斯州的停電危機：一方面寒潮導(dǎo)致取暖用電需求顯著增加，另一方面由于缺氣與低溫，26GW的火電與5GW的風(fēng)電無法工作，使得超過400萬戶家庭受到停電影響。

光伏發(fā)電作為新能源的主力，保障其可靠性需抑制組件尺寸狂飆

光伏發(fā)電是在空地與屋頂上布置光伏組件利用太陽能發(fā)電，既可以在荒漠地區(qū)集中式發(fā)電，又可以利用居民屋頂、工商業(yè)屋頂分布式發(fā)電。光伏發(fā)電具有可預(yù)測性與可控性，目前在輻照好的地區(qū)已是成本最低的發(fā)電方式，因此將成為新能源發(fā)電的主力。

由于光伏組件長期暴露在戶外環(huán)境中，需持續(xù)運行25年甚至更長的生命周期，這就要求產(chǎn)品設(shè)計要極致可靠，要能抵御各種氣象變化，包括百年一遇的暴雪、颶風(fēng)、冰雹等氣象災(zāi)害。否則，一旦某地出現(xiàn)了極端氣象，就會導(dǎo)致該地區(qū)大量的光伏組件破損、電站無法發(fā)電，從而出現(xiàn)規(guī)模性大停電事故。而這種停電并非簡單的故障脫網(wǎng)，還涉及到光伏組件的重新訂購、更換安裝等，具有較長的時間周期。

然而，光伏行業(yè)的激烈競爭導(dǎo)致組件尺寸自2018年以來發(fā)生了大躍進，主流光伏組件從2平方米增加到2.2平方米甚至2.6平方米（功率由370W增加到540W）。

個別產(chǎn)品的商業(yè)成功引發(fā)行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了大尺寸崇拜，非理性認(rèn)為尺寸可以一直增長下去，功率被喊出了600W、700W乃至1000W……，不再顧忌雪載、風(fēng)載、冰雹等氣象環(huán)境對邊界尺寸的限制。比如，部分企業(yè)推出了面積達到3.1平方米的超大組件，雖然功率可以做到650W以上，但玻璃寬度超過1.3米，鋼化強度的下降使其無法經(jīng)受直徑35mm冰雹的沖擊。

據(jù)了解，超大組件在靜載荷、動載荷測試下，巨大形變會導(dǎo)致組件產(chǎn)生過高功率衰減，甚至發(fā)生邊框撕裂、玻璃破損等嚴(yán)重風(fēng)險；同時，超大組件相伴的超大電流也顯著提高了接線盒以及接線端子的故障概率。在這種高風(fēng)險處境下，一方面組件尺寸仍在持續(xù)增長，另一方面，因光伏硅料價格持續(xù)居于高位導(dǎo)致光伏硅片的厚度也在持續(xù)減薄，光伏組件的安全可靠性受到了雙重威脅。

在建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)背景下，光伏從業(yè)者更應(yīng)理性、審慎的關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量安全與品質(zhì)可靠。部分制造企業(yè)及下游非專業(yè)企業(yè)對超高功率、超大尺寸的非理性追捧，極易導(dǎo)致劣幣驅(qū)逐良幣的情況發(fā)生，組件可靠性水平的滑坡也將給新型電力系統(tǒng)的安全運行帶來無法估量的隱患。從電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的“剛性”需求來看，光伏行業(yè)應(yīng)及時停止尺寸上的內(nèi)卷，摒棄浮躁，回歸到產(chǎn)品效率提升的“真創(chuàng)新”上來。
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