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環(huán)球零碳

碳中和領(lǐng)域的《新青年》

ACCIONA Australia

撰文：Shushu

編輯：小瀾

→這是《環(huán)球零碳》的1957篇原創(chuàng)

一塊光伏板的壽命通常在25-30年，超過(guò)這個(gè)時(shí)間，就基本成了廢品。然而，一項(xiàng)來(lái)自瑞士的長(zhǎng)期研究，正在顛覆這一認(rèn)知。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，光伏組件的真實(shí)壽命可能被嚴(yán)重低估。這些在時(shí)間上已經(jīng)“報(bào)廢”的光伏板，實(shí)際上仍能再穩(wěn)定用10年甚至更久。

這項(xiàng)研究來(lái)自瑞士南部應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)的埃布拉爾·厄茲卡萊團(tuán)隊(duì)，他們研究了1987年至1993年間安裝在瑞士不同地區(qū)（從低海拔地區(qū)到高山地區(qū)）的六個(gè)并網(wǎng)太陽(yáng)能系統(tǒng)。研究人員結(jié)合數(shù)十年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及對(duì)部分組件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，系統(tǒng)評(píng)估了這些光伏板的輸出功率變化和內(nèi)部物理磨損情況。

其中，性能損失率是測(cè)試這些光伏板能否繼續(xù)使用的關(guān)鍵指標(biāo)，即系統(tǒng)隨著使用年限增長(zhǎng)，每年損失的發(fā)電能力。

他們發(fā)現(xiàn)，在六個(gè)測(cè)試點(diǎn)中，平均年衰減率約為0.25%，遠(yuǎn)低于早期研究中常見(jiàn)的0.75%至1%。按照國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61215）定義：光伏組件首年衰減 ≤ 3%，此后每年平均衰減率 ≤ 0.7%。也就是說(shuō)，在25年后，光伏板的發(fā)電能力已下降15%左右了。

而按照瑞士的研究數(shù)據(jù)，以0.25%的年衰減率來(lái)計(jì)算，在25年后，其發(fā)電能力只下降了6%左右。換句話說(shuō)，這些光伏板的老化速度遠(yuǎn)比預(yù)期緩慢。

圖說(shuō)：光伏組件衰減對(duì)比

來(lái)源：環(huán)球零碳

與以往研究相比，這項(xiàng)研究的價(jià)值在于其長(zhǎng)期的真實(shí)數(shù)據(jù)。此前，大多數(shù)關(guān)于光伏壽命的判斷主要依賴加速老化測(cè)試，即在實(shí)驗(yàn)室中模擬高溫、高濕和強(qiáng)光環(huán)境，以縮短測(cè)試周期。而瑞士團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，數(shù)十年的真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，能夠讓這些理論假設(shè)更加接近現(xiàn)實(shí)。

從兩項(xiàng)研究結(jié)果來(lái)看，早期實(shí)驗(yàn)室的光伏板比長(zhǎng)期真實(shí)場(chǎng)景的衰減更快。例如，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室2015年發(fā)表的一篇關(guān)于一臺(tái)運(yùn)行了20年的硅系統(tǒng)的論文報(bào)告稱，其性能每年衰減約0.8%。

但研究人員也表明，并不是所有光伏板的使用壽命都能超過(guò)30年，氣候、安裝方式和制造工藝都會(huì)影響最終結(jié)果。

在這項(xiàng)研究中，溫度被證明是關(guān)鍵因素。報(bào)告指出，低海拔地區(qū)的系統(tǒng)面臨更高的熱應(yīng)力，組件溫度比高海拔地區(qū)高出約20攝氏度，而這些溫度較高的組件往往老化得更快。

除了環(huán)境因素，材料本身同樣至關(guān)重要。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)組件的“物料清單”進(jìn)行了深入分析，也就是構(gòu)成光伏板的各種材料。這就像運(yùn)動(dòng)鞋一樣，兩雙外觀相似的鞋子，最終的耐用程度卻取決于膠水、縫線和橡膠的質(zhì)量。在本研究中，即使是同一系列的光伏組件，其材料質(zhì)量也存在明顯差異。

其他一些還有一些更具體的老化方式。例如，封裝層——即保護(hù)和固定電池片的透明塑料材料，在高溫環(huán)境下更容易分解，并產(chǎn)生一些化學(xué)副產(chǎn)物，而這些副產(chǎn)物會(huì)隨著時(shí)間推移導(dǎo)致腐蝕。

研究人員著重指出，這項(xiàng)結(jié)果最能代表的是溫帶和高山中歐地區(qū)的氣候條件下的光伏板情況，而非地球上的所有環(huán)境。

實(shí)際上，在運(yùn)用中，很多時(shí)候并等不到光伏板延長(zhǎng)壽命已經(jīng)被提前淘汰了。有人表示，一般來(lái)說(shuō)，幾十年后更換新的光伏板在經(jīng)濟(jì)上更劃算。更高的效率可以抵消新的安裝成本，而且還能產(chǎn)生更多電力。假設(shè)使用40年，每10-15年更換一次，最終會(huì)比一次性安裝后就不用管它更省錢(qián)。

這與光伏的技術(shù)迭代速度有關(guān)。就拿光伏組件中最為重要的硅片來(lái)說(shuō)，這么多年已經(jīng)經(jīng)過(guò)了好幾輪的換血。

以我國(guó)為例，2016年，國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)還是多晶硅片的天下，僅過(guò)了兩年時(shí)間，市場(chǎng)就被性價(jià)比更高的單晶硅片取代?？梢哉f(shuō)是，光伏板的老型號(hào)還沒(méi)來(lái)得及發(fā)光發(fā)熱，就已經(jīng)被新型號(hào)拍死在沙灘上。

正因?yàn)楣夥?，?guó)家有意推動(dòng)企業(yè)搞“以舊換新”，淘汰掉一批效益低下的老古董。在今年國(guó)家發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)光伏組件綜合利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，明確要求加快研究制定光伏組件報(bào)廢評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)利用無(wú)人機(jī)電致發(fā)光成像檢測(cè)、人工智能在線監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行科學(xué)判定。這意味著一些大型老舊電站的退役，可能會(huì)加速。

有研究測(cè)算，2025年退役組件規(guī)模已經(jīng)達(dá)到20萬(wàn)噸左右，到2030年這個(gè)數(shù)字將突破150萬(wàn)噸。

對(duì)于電力行業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，利用高效組件置換老舊組件，不僅能提升單位面積產(chǎn)出，還能通過(guò)合規(guī)回收渠道獲得一筆收益。

[1]https://www.ecoticias.com/en/goodbye-to-the-idea-that-solar-panels-die-after-25-years-a-new-study-says-the-warranty-does-not-mark-the-end-and-real-world-performance-can-last-for-decades/26007/#google_vignette

[2]馬哥能源頻道：剛剛！六部門(mén)發(fā)文：光伏千億級(jí)賽道新玩法

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