关于波兰东部各种光伏技术长期运行及性能损失率的研究

《Renewable Energy》：A Study on Long-Term Operation and Performance Loss Rates of Various PV Technologies in Eastern Poland

本研究分析了波兰Bordzi?ówka地区四个不同光伏技术（单晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒）系统的四年长期性能，发现单晶硅表现最佳，年均发电量比铜铟镓硒高2%，比非晶硅和碲化镉高25-60%。性能比（PR）范围0.85-0.26，碲化镉衰减率达-15.2%/年，单晶硅仅-0.67%/年，符合全球研究趋势，为冷温带地区光伏部署提供依据。

　　本文研究了波兰东部地区Bordzi?ówka四套小型光伏系统的四年内性能表现，这四套系统分别采用了不同的光伏技术：多晶硅（pc-Si）、非晶硅（a-Si）、碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）。研究的主要目标是评估这些系统的发电效率、性能损失以及性能下降趋势，从而为波兰乃至寒冷温带气候地区的光伏技术选择和能源政策制定提供参考。

在波兰，尽管光伏系统的部署速度显著加快，但关于其长期性能的研究却几乎空白。根据相关数据，截至2025年第一季度，波兰的累计安装容量已从2013年的约4.2兆瓦增长到21.8吉瓦，年复合增长率高达114%。其中，微型光伏系统的安装容量占了总容量的约59%，主要得益于2019年实施的“我的电力”补贴计划。然而，这种快速的部署并未伴随足够的长期性能分析，特别是在不同技术之间的比较方面。因此，本研究试图填补这一知识空白，为波兰及类似气候条件下的地区提供有价值的数据支持。

研究采用的是IEC 61724:2021-1标准进行性能评估，并通过经典系列分解法和年对年分析法计算性能损失率（PLR）。结果表明，多晶硅光伏系统表现最佳，其年平均发电量比CIGS高出2%，比非晶硅和碲化镉分别高出25%-60%。多晶硅系统的性能比（PR）值在0.88至0.85之间，而CIGS的PR值在0.87至0.82之间。相比之下，非晶硅和碲化镉系统的PR值较低，分别为0.66-0.63和0.46-0.26。值得注意的是，碲化镉系统表现出最高的性能下降趋势，其PLR值达到-15.2 ± 4.45%·年，而多晶硅系统的PLR值为-0.67 ± 0.89%·年，这与行业保修标准和全球文献中的数据相符。

研究结果不仅揭示了不同光伏技术在特定气候条件下的性能差异，还强调了长期、地区性的监测在指导技术选择和能源政策中的重要性。在寒冷温带气候下，光伏系统的性能受到多种因素的影响，包括温度波动、降雪负荷、光照条件以及系统组件的质量等。因此，对这些系统的长期性能进行分析，有助于更准确地预测其在实际应用中的表现，从而优化设计和维护策略。

此外，研究还指出，尽管国际上已有许多关于光伏系统性能的研究，特别是在德国、欧盟国家、英国和美国等地区，但针对波兰或类似气候条件下的研究仍然有限。特别是在薄膜光伏技术方面，许多研究都存在一定的局限性，例如实验方法不统一、测量周期不足、数据来源混杂以及缺乏清洁维护信息等，这些都可能影响研究结果的代表性。因此，本研究不仅填补了波兰在该领域的空白，还为国际上对寒冷温带气候地区光伏性能的研究提供了新的视角。

在实验设计方面，研究团队选择了四套不同技术的光伏系统，并在Bordzi?ówka地区进行了为期四年的实地监测。该地区位于波兰东部，地理坐标为51.8° N，23.2° E，海拔约为145米。根据柯本气候分类，该地区处于温带湿润气候（Cfb）和亚寒带湿润气候（Dfb）的交界处，这意味着其气候条件具有一定的复杂性。在研究过程中，团队遵循了国际标准的实验方法和数据处理流程，确保了研究的科学性和可靠性。

研究团队还特别强调了实验方法的创新性。虽然实验本身遵循了国际标准，但其在波兰地区的应用具有重要的现实意义。这是首次在波兰按照IEC 61724:2021-1标准对四种不同的光伏技术进行长期性能分析，同时也是首次在该国进行不同技术之间性能下降的比较研究。此外，本研究还为东欧地区的光伏性能研究提供了重要的数据支持，具有一定的国际影响力。

从更广泛的角度来看，本研究的发现对于寒冷温带气候地区的光伏发展具有重要意义。这些地区通常具有较低的平均温度、较大的季节性温差以及较高的降雪负荷，这些因素都可能对光伏系统的性能产生影响。因此，了解不同光伏技术在这些条件下的表现，有助于制定更加合理的部署策略和维护方案。研究结果还可以作为其他国家和地区在类似气候条件下部署光伏系统的参考，尤其是在北美、东欧和中亚等地区。

综上所述，本研究通过对四套小型光伏系统的长期监测和分析，揭示了不同光伏技术在寒冷温带气候下的性能表现及其下降趋势。研究结果表明，多晶硅技术在这些条件下表现最佳，而非晶硅和碲化镉技术则存在较大的性能损失。同时，研究也指出了当前光伏性能研究中的一些不足，例如实验方法的标准化问题、数据采集的周期性以及清洁维护的影响等。这些发现不仅对波兰的光伏发展具有指导意义，也为全球范围内对寒冷温带气候地区光伏性能的研究提供了重要的数据支持。