免费|《光伏组件使用寿命估算》报告

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原创陈讲运可再生供热昨天

光伏 (PV) 发电厂的经济成功关键取决于其终生发电量。退化效应和总寿命直接影响生产的电力，从而影响现金流，这也会影响能源的平准化成本 (LCOE)，从而影响发电厂的盈利能力。在大多数情况下，用于估计系统性能的寿命和退化率不是系统特定的，而是基于旧系统或数据表评估的平均值。因此，不幸的是，这些值与特定光伏系统的特定组件没有直接关系，也与特定位置的运行和气候条件没有直接关系。还，

本报告概述了光伏组件的经验退化建模和使用寿命预测，因为它们是光伏系统的主要组件，会受到退化的影响。对于其他成分，没有可比的科学数据。该文件的结构针对具有不同背景的不同利益相关者。第 1 章以简短介绍开始，包括对现有技术的简要概述。

第二章是相关术语和定义的定义。由于特别是在关于寿命和退化的讨论中，不同的术语在工业或科学中没有连贯地使用，作者试图用这个专门的术语表来改善这种情况。此外，根据用户的观点和视角以及影响光伏组件或光伏系统的典型因素，极其相关的术语“寿命终止”有不同的定义。对于这个“生命终结”术语，无法给出普遍适用于所有情况的定义。由于定义对于计算的使用寿命、产量和所有相关参数至关重要，直到 LCOE，在评估发电厂和光伏投资时意识到这一点很重要。

气候因素在退化中起主要作用，并且本质上是特定于地点的。了解相关（气候）压力源是创建有意义的使用寿命预测或退化数据的先决条件。因此，第 3 章介绍了不同的相关气候压力因素以及处理和分析它们的分类方案和方法。本章还描述了所谓的宏观气候压力源的差异和关系，描述了模块环境中的气候条件，以及物质层面的情况，即所谓的微气候压力源。后者描述了退化过程的相关参数以及解决模块退化和使用寿命预测的数学模型。特定位置的环境宏观气候条件可以使用气候区域的数据或适应的气候图来估计，因此可以使用气候分类方案进行分类，这些方案也存在为 PV 目的而指定的，例如 Köppen-Geiger PV 方案。为了确定小气候负荷——这通常是退化模型的输入参数，需要进一步计算。该报告提出了确定最重要的微气候参数（即温度和湿度）的必要数据的可能方法。该数据对于加速测试的定义也非常重要，加速测试可以为使用寿命和退化预测提供模块特定的参数。第 3 章还描述了基本的加速老化测试，如相应的 IEC 标准中所述，

第 4 章讨论一般退化和使用寿命建模方法，包括相关问题。它从第 4.1 节开始，讨论了在研究使用寿命和退化预测以及解释结果的数学建模解决方案时必须注意的经验建模的一般问题。对于产品的寿命性能预测和使用寿命的经验建模，有非常不同的方法，例如光伏组件经验统计建模和经验物理建模。物理经验模型是那些利用解析或数值形式来表示现象的基本物理和化学的模型。统计模型，通常称为数据驱动模型，使用能够拟合（测量）数据而与物理或化学过程没有直接关系的数学形式。

4.2 节一方面介绍了模块的特定退化模式或现象（例如，背板或电池开裂或电化学腐蚀）的模型。另一方面，介绍了组件和材料退化效应的建模方法。这里特别关注聚合物材料的降解，因为已知这些材料对典型气候压力因素（如高温、潮湿和紫外线辐射）引起的降解效应很敏感。使用预测模型和推理机制模型的建模方法使用聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 降解作为可捕获的示例进行介绍。结果表明，需要不同的建模方法来描述所有退化效应。可以识别模块的薄弱点，并可以支持产品的重点优化。

第 4.3 节介绍了性能退化模型，这些模型是预测特定类型和位置的模块随时间退化的核心模型。结合定义的使用寿命终止条件，这些模型可用于使用寿命预测。介绍了专门为 PV 模块开发的不同方法。从专注于物理和化学过程以及特定应用的方法开始。还介绍了一种按照统计方法开发性能损失率 (PLR) 模型的方法，包括从现场数据确定相关参数的过程。

提出的建模方法包括解决所用输入数据问题的方法论方法，以及与特定模块类型或当地气候条件相关的参数，直至计算随时间推移的降解率或剩余使用寿命 (RUL) 或总预期寿命。

最新的科学工作表明，如果光伏组件的使用寿命和退化模型结合了不同的建模方法并包括最相关退化效应的专有技术和建模参数，则它们具有特定用途。此类模型可以区分不同模块类型的行为并包括不同服务位置的情况。对于某些模块，还需要使用多步建模方法来实现有意义的结果。

数据分析和建模的高级方法还能够确定可能与特定退化效应相关的退化特征。这种方法有望在未来基于操作数据识别故障的工作中非常有帮助。

由于输入参数的不确定性会对结果产生重大影响，但通常无法完全避免，因此第 4.3 章将讨论这些主题。