Nhận định - Phản biện

Điện mặt trời Trung Quốc [Bài học thứ ba]: Đứng trên vai ‘Người khổng lồ’

10:13 |10/02/2020

 - 

Việc kết hợp giữa nguồn năng lượng tái tạo truyền thống (thủy điện) với nguồn năng lượng tái tạo mới (quang điện và phong điện) đang ngày càng được đánh giá cao trên thế giới.

Điện mặt trời Trung Quốc (Bài học thứ nhất): Kiến tạo của Chính phủ
Điện mặt trời Trung Quốc (Bài học thứ hai): Tương lai trên nền quá khứ




BÀI HỌC THỨ BA: ĐỨNG TRÊN VAI ‘NGƯỜI KHỔNG LỒ’


SPIC kết hợp năng lượng tái tạo truyền thống với năng lượng tái tạo mới

SPIC - Tổng công ty Đầu tư điện Quốc gia Trung Quốc hiện đang được coi là nhà lắp đặt lớn nhất thế giới về các dự án năng lượng mặt trời. Từ tháng 10/1999, SPIC đã thành lập Công ty Phát triển Thủy điện Huanghe (Huange Hydropower Development Company - HHDC) với nhiệm vụ chính là phát triển và xây dựng các nhà máy điện.

HHDC hiện có kinh nghiệm và đang tham gia vào việc phát triển, xây dựng nhà máy điện; sản xuất, quản lý, thử nghiệm, bảo trì nhà máy điện; sản xuất, phát triển các sản phẩm silicon tinh thể, pin và mô-đun năng lượng mặt trời; xây dựng các nhà máy quang điện nối lưới; điện phân nhôm; phát triển tài nguyên khoáng sản, v.v...

HHDC đã chuyển đổi thành công theo hướng phát triển theo cả chiều sâu và chiều rộng, từ lĩnh vực năng lượng tái tạo truyền thống (thủy điện) sang lĩnh vực năng lượng tái tạo mới (điện mặt trời, điện gió).

Việc kết hợp giữa nguồn năng lượng tái tạo truyền thống (thủy điện) với nguồn năng lượng tái tạo mới (quang điện và phong điện) đang ngày càng được đánh giá cao trên thế giới.

Tính đến cuối năm 2019, tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện của HHDC đã đạt mức 17,95 GW. Trong đó, năng lượng sạch chiếm 93%. Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo mới, HHDC đã phát triển các nhà máy quang điện và các dự án điện gió ở Thanh Hải, Cam Túc, Ninh Hạ và Thiểm Tây với tổng công suất lắp đặt 5,8 GW, đồng thời đang thúc đẩy xây dựng 2 cơ sở năng lượng tái tạo qui mô công suất 10 GW ở Thanh Hải.

Các mốc tham gia của HHDC vào lĩnh vực năng lượng mặt trời đáng ghị nhận như sau:

1/ Năm 2010, đã hoàn thành một nhà máy điện PV 10 MW ở Tây Tạng, đánh dấu sự gia nhập của HHDC vào lĩnh vực năng lượng mặt trời.

2/ Năm 2011, đã xây dựng một nhà máy năng lượng mặt trời độc lập lớn nhất 200 MW tại Golmud.

3/ Năm 2014, đã hoàn thành nhà máy Longyang 850MW, nhà máy PV nổi lớn nhất thế giới;

4/ Năm 2016, đã xây dựng một cơ sở trình diễn năng lượng mặt trời với quy mô công suất hơn 100MW. Cơ sở này kết hợp 148 công nghệ và sản phẩm chính của PV trên cùng một nền tảng, với tổng công suất lắp đặt là 143 MW. Cơ sở có 6 khu vực thử nghiệm cho mô-đun, biến tần, hệ thống kết cấu, v.v... và 2 khu thử nghiệm ngoài trời cho các mô-đun và bộ biến tần.

5/ Năm 2017, đã giới thiệu các mô-đun hai mặt loại N, mô-đun hai mặt PERC và bộ điều chỉnh hướng trục đơn.

6/ Năm 2019, bắt đầu xây dựng nhà máy năng lượng mặt trời độc lập lớn nhất thế giới, với công suất lắp đặt trên 3 GW.

HHDC đã hình thành một chuỗi cơ sở công nghiệp từ chế tạo tế bào quang điện, các tấm pin mặt trời đến xây dựng và phát triển các nhà máy điện mặt trời.

Công suất sản xuất polysilicon của HHDC là 2500 tấn/năm, chiếm 15% thị trường polysilicon mạch tích hợp của Trung Quốc. HHDC là công ty duy nhất tham gia vào cả sản xuất và cung ứng polysilicon dùng trong công nghiệp điện tử ở quốc gia này.

Công xuất tế bào quang điện của HHDC là 1.1GW, công suất modul PV là 0.6 25 GW. Các tế bào quang điện của HHDC có hiệu suất tối đa 22,25%, các PV loại 72 tế bào có công suất tối đa 385 W và hiệu suất chuyển đổi năng lượng tối đa là 19,6%. HHDC cũng đã thiết lập một dự án mô-đun và tế bào IBC loại N 200 MW chi phí thấp và công suất cao đầu tiên với hiệu suất chuyển đổi trên 23%. Hiệu suất của các tế bào IBC được JET Nhật Bản thử nghiệm đạt 23,47%.

Một sản phẩm mới nhất của HHDC là mô-đun 2 mặt trong suốt hợp tác với DuPont vào năm 2018. Sản xuất điện 2 mặt là một xu hướng. DuPont đã cung cấp cho HHDC tấm nền trong suốt đáp ứng tất cả các yêu cầu của mô-đun 2 mặt như truyền ánh sáng, chống thời tiết và chống tia cực tím. Các mô-đun với tấm nền trong suốt có trọng lượng nhẹ và độ bền cao.

HHDC “đứng trên vai người khổng lồ” DuPont

Để phát triển xa hơn nữa, SPIC (công ty mẹ) và HHDC (công ty con) đã rất chủ động trong công tác đầu tư cho nghiên cứu triển khai (R-D) để đổi mới công nghệ trong lĩnh vực quang điện.

Ngày 8/2/2017, SPIC và DuPont Electronics & Communications (DuPont) đã ký kết một Bản ghi nhớ về hợp tác chiến lược và thành lập một Phòng thí nghiệm chung về đổi mới công nghệ quang điện.

DuPont là một công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực R-D vật liệu mới với các hệ thống quản lý chuỗi, quản lý chất lượng sản phẩm và quản lý an toàn đạt trình độ cao.

SPIC và HHDC sẽ tạo điều kiện để các công nghệ, giải pháp của DuPont xâm nhập được vào thị trường PV nổi rộng lớn ở Trung Quốc. Mục tiêu trước mắt, dự kiến tổng công suất lắp đặt PV của Huanghe vào năm 2025 là 20 GW.

Mục đích của hai bên là tăng cường công tác R-D về quang điện ở Trung Quốc, thúc đẩy việc áp dụng các công nghệ năng lượng mặt trời hiệu quả và đáng tin cậy hơn.

DuPont và Huanghe đã thành lập một Phòng thí nghiệm quốc tế về công nghệ quang điện để tiến hành nghiên cứu các công nghệ lõi, công nghệ mới về quang điện, phát triển các công nghệ và các ứng dụng dài hạn, đặc biệt nhấn mạnh vào các tế bào tinh thể silicon thế hệ tiếp theo và thiết kế các mô-đun PV mới. Đây là Phòng thí nghiệm lớn nhất thế giới, được đặt tại miền Tây Bắc Trung Quốc (cao nguyên Thanh Hải - Tây Tạng). Trong tương lai, Phòng thí nghiệm này sẽ cung cấp các hỗ trợ kỹ thuật có giá trị cho hai cơ sở năng lượng sạch 10 GW ở Nội Mông và Tây Tạng.

DuPont là một “đại gia” có gần 50 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực vật liệu mới. Riêng trong lĩnh vực quang điện, DuPont đã có hơn 40 năm kinh nghiệm phát triển các tế bào quang điện, với hơn 200 nhà khoa học chuyên nghiên cứu, phát triển các giải pháp mới và vật liệu mới cho các PV.

DuPont Photovoltaic Solutions là nhà cung cấp vật liệu đặc biệt hàng đầu cho ngành năng lượng mặt trời. DuPont đã đưa khoa học, kỹ thuật đẳng cấp thế giới vào thị trường toàn cầu dưới dạng các sản phẩm, vật liệu mới và dịch vụ sáng tạo từ năm 1802. DuPont tin rằng, việc hợp tác với khách hàng, chính phủ, tổ chức phi chính phủ và các nhà lãnh đạo có đầu óc thực sự có thể giúp tìm giải pháp cho những thách thức toàn cầu như cung cấp đủ thực phẩm lành mạnh cho mọi người ở khắp mọi nơi, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và bảo vệ cuộc sống và môi trường.DuPont đã đưa các tiến bộ khoa học và kỹ thuật đẳng cấp thế giới vào thị trường toàn cầu dưới dạng các sản phẩm tiên tiến, vật liệu mới và dịch vụ sáng tạo từ năm 1802.

Danh mục sản phẩm quang điện DuPont, bao gồm cả DuPont™ Solamet® và DuPont™ Tedlar® đã trở thành chuẩn mực kỹ thuật của ngành năng lượng mặt trời.

Trước khi thâm nhập thị trường Trung Quốc, DuPont đã đối mặt với những khó khăn của PV áp mái tại châu Âu.Theo SolarPower Europe, năm 2015 PV áp mái châu Âu chiếm 70% tổng công suất lắp đặt trong khu vực và là phân khúc tăng trưởng nhanh nhất hiện nay. Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên mái nhà sẽ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với các PV lắp trên mặt đất (do thông gió phía sau tấm pin kém hơn). Chênh lệch nhiệt độ có thể lên tới 15°C đối với PV áp mái ở châu Âu. Vì vậy, vật liệu để sản xuất các tấm nền của PV phải chịu được các ứng suất nhiệt, có thể giúp giảm thiểu rủi ro xuống cấp và tăng tuổi thọ PV. Nếu tuổi thọ của PV giảm từ 20 năm xuống còn 15 năm, giá thành điện sẽ tăng tới 272%.

Từ năm 2016, DuPont Photovoltaic Solutions đã tiến hành một chiến dịch tuyên truyền “B2B” và đưa ra các giải pháp hữu ích cho các dự án PV áp mái nối lưới có hiệu quả (có LCOE thấp) ở khắp châu Âu.

Mục tiêu hàng đầu của DuPont trong R-D là thúc đầy sự phát triển của ngành công nghiệp quang điện dựa trên 3 hướng:

Thứ nhất: Nâng hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng của các PV cao hơn mức bình quân trong công nghiệp (>20%).

Thứ hai: Kéo dài tuổi thọ của các PV (>25 năm).

Thứ ba: Nâng cao độ tin cậy và an toàn của các PV trong vận hành (phù hợp với các điều kiện thời tiết).

Các cơ sở năng lượng mặt trời của HHDC có quy mô lớn và hoạt động chủ yếu trong các môi trường có điều kiện thời tiết khắc nghiệt của vùng sa mạc phía Tây Trung Quốc (có cường độ tia cực tím UV cao, có nhiệt độ biến động lớn và có nguy cơ bão cát). Ban đầu, các modul PV trong các dự án đầu tiên của HHDC được triển khai ở vùng cao nguyên phía Tây Trung Quốc đã bị suy giảm công suất rất nhanh, dễ bị nứt và bị ố vàng. Để tiếp tục phát triển, HHDC cần phải sử dụng các modul PV công suất cao, có độ bền lớn để có thể hoạt động đáng tin cậy trong thời gian dài.

Vì vậy, từ năm 2013, HHDC đã phải độc quyền sử dụng các vật liệu mới của DuPont (như Solamet® và Tedlar®) để chế tạo các PV có thể đáp ứng được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt của vùng cao nguyên phía Tây Trung Quốc.

Kết quả khảo sát của DuPont

Cấu tạo chung của một tấm pin mặt trời (PV) được khái quát như trong sơ đồ sau:

Cấu tạo của một tấm PV bình thường.

Từ năm 2011, DuPont đã kết hợp với các khách hàng, các chủ đầu tư, các trường đại học và các phòng thí nghiệm để khảo sát trên phạm vi toàn thế giới về mức độ xuống cấp của các loại PV khác nhau, được chế tạo từ các vật liệu khác nhau, có thời gian hoạt động khác nhau, trong các điều kiện khí hậu khác nhau (sa mạc, nhiệt đới, ôn đới) v.v... để phục vụ cho việc xây dựng/hoàn thiện các giải pháp thiết kế/chế tạo PV.

Gần đây, DuPont đã tiến hành nghiên cứu/theo dõi trên thực địa về độ tin cậy và độ bền của các PV sau 4 năm đưa vào lắp đặt. Quy mô nghiên cứu này trong năm 2018 có tổng công suất 1,04 GW với 4,2 triệu tấm PV; năm 2019 có tổng công suất 1,8 GW với 6,5 triệu tấm PV của 355 trạm điện. Phạm vi nghiên cứu gồm Bắc Mỹ, châu Âu, châu Á, và Trung Đông.

Kết quả khảo sát 2019 cho thấy, sau 4 năm vận hành ngoài trời, lỗi của các modul PV thường gặp như sau:

* Tổng số modul PV không bị lỗi chiếm ~67%.

* Tổng số modul bị lỗi chiếm ~33%. Trong đó, lỗi của tấm nền - Backsheet (bị nứt, tách, biến dạng, ố vàng các lớp bên ngoài và bên trong) chiếm 14%; lỗi của tế bào và lỗi kết nối (bị ăn mòn, nóng chảy, mòn ốc, đứt kết nối, nứt, cháy) chiếm 14%; lỗi của lớp bóng kinh - Encapsulant (biến màu, xám đen, bóc tách, phân lớp) chiếm 4% và lỗi khác (kính, bọc AR, hộp đấu nối) chiếm <1%.

Cụ thể được trình bày trong đồ thị sau:

* Mức độ lỗi của các tấm nền (Blacksheet) sau 1 năm (năm 2019 so với 2018) đã tăng lên 47%.

* Lỗi tấm nền và các lỗi khác của các PV áp mái cao hơn 75% so với các PV trên mặt đất; lỗi tế bào và lỗi bóng kính của các PV áp mái thấp hơn của các PV trên mặt đất.

* Các lỗi gẫy/nứt mặt ngoài (41%), nứt mặt trong (22%) và bóc tách (3%) có thể ảnh hưởng đến tính cách điện; các lỗi ố vàng mặt trong (31%) và ố vàng mặt ngoài (4%) sẽ làm xuống cấp về kết cấu cơ khí, làm giòn (dễ vỡ) các tấm nền cao phân tử.

* Lỗi của các loại tấm nền được chế tạo từ các vật liệu khác nhau như sau: PA- 66%; PET- 39%; PVDF- 38%; FEVE- 34%.

* Các tấm nền bị ảnh hưởng bởi khí hậu nhiều hơn so với các tế bào và các vật liệu khác. Trong đó, các tấm nền bị hỏng nhiều nhất trong các điều khiện khô nóng (khí hậu sa mạc).

Tỷ lệ các tấm nền PV bị hỏng trong các điều kiện khí hậu khác nhau.

Một nghiên cứu khác của DuPont năm 2018 cho thấy, các tấm PV áp mái và các tấm PV đặt trên mặt đất có tỷ lệ (%) các khuyết tật/hỏng khác nhau và được tổng hợp trong bảng sau:

Các loại khuyết tật

PV áp mái

PV mặt đất

Không có khuyết tật

67,6

77,2

Hỏng tế bào

9,7

11,9

Hỏng tấm nền

22,3

9,2

Hỏng lớp phim (bóng kính)

0,3

1,3

Hỏng khác

0,1

0,4


Bảng trên cho thấy, các tấm nền của PV áp mái có tỷ lệ khuyết tật cao hơn 2,4 lần so với PV trên mặt đất.

Jolywood said the technology partnership included such areas as N-type mono bifacial high-efficiency solar modules as well as mono N-type TOPCon and IBC solar cells and evaluate operating PV systems using these technologies in terms of efficiency, module encapsulation and backside efficiency, as well as on more in-depth studies on reliability and diversified application scenarios. Image: Jolywood


Từ cuối năm 2017, HHDC và DuPont đã đưa vào vận hành một nhà máy thử nghiệm phát điện mặt trời cả hai chiều lớn nhất thế giới (100 MW) tại Golmud, tỉnh Thanh Hải (xem ảnh).

The test plant includes the world´s largest bifacial solar project, which was connected as part of the 100MW installation at the end of 2017 in Golmud, Qinghai province.


Đây chính là cơ sở thử nghiệm các giải pháp về vật liệu quang điện của DuPont.

Kỳ tới: Bài học thứ tư: Nhanh, nhiều và rẻ


PHAN NGÔ TỐNG HƯNG; NGUYỄN THÀNH SƠN - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

http://en.tbeapower.com/case.php?cat_id=1342

https://www.linkedin.com/company/tbea-solar-ltd-uk-

http://photovoltaics.dupont.com.

www.dupont.com

https://www.altenergymag.com/news/2016/05/25/latest-high-power-solar-panel-manufactured-by-spic-xi%C3%A2%E2%82%AC%E2%84%A2an-solar-power-co-ltd-will-be-featured-at-dupont-snec-2016-booth/23744/

https://www.pv-tech.org/news/jolywood-and-huanghe-hydropower-establish-n-type-bifacial-technology-partne

https://www.dupont.com/content/dam/dupont/products-and-services/solar-photovoltaic-materials/solar-photovoltaic-materials-landing/documents/DPVS-Field-Study-2018.pdf



TÒA SOẠN TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM
Phòng 406-407-408, Tòa nhà Văn phòng, số 87 Láng Hạ, Ba Đình, Hà Nội
Điện thoại: 024.22113344 - Fax: 024.35147193
Email: toasoan@nangluongvietnam.vn
Hotline: 0969998811 - 0969998822 - 0942632014 Trang TTĐT của Tạp chí Năng lượng Việt Nam hoạt động theo Giấy phép số: 66/GP-TTĐT, cấp ngày 30/3/2018
của Cục Quản lý Phát thanh, Truyền hình và Thông tin Điện tử - Bộ Thông tin & Truyền thông.

Based on MasterCMS 2012 ver 2.3