光伏組件報廢技術(shù)要求 編制說明

《光伏組件報廢技術(shù)要求》（征求意見稿）編制說明一、工作簡介根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達(dá)2024年第三批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計劃的通知》（國標(biāo)委發(fā)〔2024〕25號）要求，《光伏組件報廢技術(shù)要求》國家標(biāo)準(zhǔn)正式立項，項目編號：20241714-T-609。本標(biāo)準(zhǔn)由中國建筑材料聯(lián)合會提出，全國建筑用玻璃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC255)歸口，太陽能光伏玻璃分技術(shù)委員會(SAC/TC255/SC1)歸口執(zhí)行，水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司牽頭制定，項目周期為18個月。在國家“雙碳”戰(zhàn)略背景下，光伏發(fā)電裝機(jī)迅猛發(fā)展。2023年底我國光伏累計裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到6.1億千瓦，其中工商業(yè)及戶用分布式建筑光伏占比約40%，未來幾年還將繼續(xù)增長，到2030年分布式光伏發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到5億千瓦。光伏組件是光伏電站的關(guān)鍵部件，近年來，光伏組件在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的廣泛使用，決定了光伏組件類型、結(jié)構(gòu)、安裝方式等與建筑結(jié)合的多元化發(fā)展需求；然而，建筑分布式光伏組件大量安裝也引發(fā)了諸多的結(jié)構(gòu)、功能、電氣安全、全生命周期發(fā)電效率等運(yùn)維問題。為了加強(qiáng)建筑分布式光伏的結(jié)構(gòu)、電氣安全管理以及全生命周期的提質(zhì)增效，需要科學(xué)合理判定建筑光伏組件的結(jié)構(gòu)、功能、電氣等工況參數(shù)是否滿足安全可靠運(yùn)行要求，并實時評估判定在役光伏組件是否達(dá)到報廢條件?，F(xiàn)有國標(biāo)雖描述了處理廢棄光伏組件的要求及方法，卻未結(jié)合光伏電站場景需求、涵蓋如何多維度（結(jié)構(gòu)、功能、電氣安全等）判定光伏組件報廢的條件與方法。本標(biāo)準(zhǔn)旨在填補(bǔ)這一空缺，提供明確的建筑光伏組件報廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使組件報廢判斷的工作有據(jù)可依、有章可循，保障建筑光伏組件從生產(chǎn)、安裝、運(yùn)維、報廢、回收的全生命周期閉環(huán)管理，有利于分布式建筑光伏電站的安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本標(biāo)準(zhǔn)的主要編制過程如下所示。1對國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、現(xiàn)有的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)情況、相關(guān)產(chǎn)、學(xué)、研等機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研，收234對標(biāo)準(zhǔn)草案條款及主要技術(shù)問題、工作分工等展開討論，形成編制工作分工安排及標(biāo)準(zhǔn)56789二、國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的有關(guān)規(guī)定編寫。2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)給出了建筑光伏組件的報廢基本原則、報廢技術(shù)條件和報廢判定方法。適用于安裝在建筑上的光伏組件是否報廢的判定。（2）主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容分為三個部分，第一給出了報廢的基本原則，第二給出了報廢的技術(shù)條件，第三給出了報廢的判定方法。第一部分報廢的基本原則：給出了需要進(jìn)行報廢判定的五種情形；明確了報廢應(yīng)考慮建筑光伏組件的外觀、結(jié)構(gòu)性能和電氣性能，是后面編制報廢技術(shù)條件的大前提；明確了報廢的原則以及報廢的技術(shù)路線圖，非常清晰地描述了報廢的技術(shù)要求和路線。第二部分報廢的技術(shù)條件：分別從外觀、結(jié)構(gòu)性能和電氣性能三個方面給出建筑光伏組件報廢的技術(shù)條件，明確給出了應(yīng)判定為報廢的可量化技術(shù)指標(biāo)。1）外觀報廢條件從玻璃面板、結(jié)構(gòu)膠、封裝材料、封裝結(jié)構(gòu)、電池層、背板、邊框、接線盒等外觀方面給出了建筑光伏組件的報廢條件。2）結(jié)構(gòu)性能報廢條件對于有承擔(dān)建筑功能的建筑光伏組件，根據(jù)其牢固度缺陷指標(biāo)來判定其是否達(dá)到報廢的條件。3）電氣性能報廢條件從電氣安全性能和發(fā)電性能兩個方面給出了建筑光伏組件的報廢條件。第三部分報廢的判定方法：針對每個報廢技術(shù)條件，給出具體、可操作的判定方法，包括外觀檢查判定方法、紅外熱成像檢測方法、電致發(fā)光（EL）檢測方法、面板牢固度測試方法、絕緣電阻測試和功率測試方法。且明確了該判定的前提是在項目現(xiàn)場進(jìn)行測試，無需將建筑光伏組件拆卸下來測試。3.標(biāo)準(zhǔn)確定依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的報廢技術(shù)條件條款是在現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上確定，符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，其中包含以下條（1）本標(biāo)準(zhǔn)5.1節(jié)中，a）條款規(guī)定了“脫層面積總和超過光伏組件總面積的1%”以及d）條款規(guī)定了“所有氣泡氣泡面積總和分別占光伏組件總面積比例為“1%”確定的依據(jù)是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61215-1:2021地面光伏(PV)模塊設(shè)計質(zhì)photovoltaic(PV)modulesDesignqualificationandtypeapprovalPart1:Testrequirements），該國際標(biāo)準(zhǔn)的第8章外觀缺陷中規(guī)定光伏組件不能具有可能導(dǎo)致可靠性降低的外觀缺陷，其中一條外觀缺陷為：“光伏組件中所有氣泡的面積總和不應(yīng)超過組件總面積的1%”。因此在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)建筑光伏組件出現(xiàn)“脫層面積總和超過光伏組件總面積的1%”以及“所有氣泡的面積總和超過光伏組件總面積的1%”外觀缺陷時，視為達(dá)到報廢條件。池破裂/破損，破裂/破損面積超過10%”以及f）條款規(guī)定了“熱斑面積總和超過光伏組件總面積的10%”，其中電池破裂/破損面積、熱斑面積總和分別超過光伏組件總面積的比例為“10%”確定的依據(jù)是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61215-1:2021地面光伏(PV)模塊設(shè)計質(zhì)量和型式批準(zhǔn)第1部分:試驗要求（Terrestrialphotovoltaic(PV)modulesDesignqualificationandtypeapprovalPart1:Testrequirements該國際標(biāo)準(zhǔn)的第8章外觀缺陷中規(guī)定光伏組件不能具有可能導(dǎo)致可靠性降低的外觀缺陷，其中一條外觀缺陷為：“破裂/損壞的電池，導(dǎo)致光伏組件電路中的光伏有效面積降低超過10%”。因此在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)建筑光伏組件出現(xiàn)“電池層出現(xiàn)電池破裂/破損，破裂/破損面積超過10%”以及“熱斑面積總和超過光伏組件總面積的10%”外觀缺陷時，視為達(dá)到報廢條件。視為達(dá)到報廢技術(shù)條件”，牢固度缺陷指標(biāo)確定的依據(jù)是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T39525-2020玻璃幕墻面板牢固度檢測方法中的“表1牢固度分級表”以及“附錄A牢固度分國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：只要牢固度缺陷指標(biāo)＞30%，即表示玻璃面板的牢固度一般，應(yīng)在經(jīng)過專業(yè)處理和維修維護(hù)后,才能滿足繼續(xù)使用的要求。因此在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)承擔(dān)建筑功能的建筑光伏組件玻璃面板牢固度缺陷指標(biāo)＞30%時，視為達(dá)到報廢條件。（4）本標(biāo)準(zhǔn)5.3.1節(jié)的表1中給出了“絕緣電阻測試電壓值和電阻限值要求”，數(shù)據(jù)確定的依據(jù)是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62446-1:2016+AMD1:2018CSV光伏（PV）系統(tǒng).試驗、文件和維護(hù)要求.第1部分:并網(wǎng)系統(tǒng).文件、試運(yùn)行測試和檢查（Photovoltaic(PV)systems-Requirementsfortesting,documentationandmaintenance-Part1:Gridconnectedsystems-Documentation,commissioningtestsandinspection）中的表2。因此在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)建筑光伏組件的絕緣電阻值低于表1的限制時，視為達(dá)到報廢條件。（5）本標(biāo)準(zhǔn)5.3.2條中規(guī)定“當(dāng)建筑光伏組件在質(zhì)保期內(nèi)時，報廢技術(shù)條件應(yīng)符合合同的相關(guān)規(guī)定；當(dāng)建筑光伏組件在質(zhì)保期外時，其發(fā)電功率衰減率大于20%，視為達(dá)到報廢技術(shù)條件”。本條考慮了建筑光伏組件在質(zhì)保期內(nèi)和質(zhì)保期外的兩種情況，以及功率衰減率大于“20%”的確定，是在與光伏行業(yè)內(nèi)多個光伏組件生產(chǎn)企業(yè)、光伏項目建設(shè)單位、光伏項目業(yè)主共同商議后決定的，代表了行業(yè)內(nèi)各方的意見。同時，“20%”確定還依據(jù)了工業(yè)和信息化部歷年來發(fā)布的《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》，“20%”功率衰減率覆蓋了各個年份生產(chǎn)的光伏組件25年的最大功率衰減率，具有科學(xué)性和合理性。三、試驗驗證的分析1.試驗驗證內(nèi)容對視頻監(jiān)測檢查外觀的判定方法、紅外熱成像檢測方法、電致發(fā)光（EL）檢測方法進(jìn)行驗證。2.試驗驗證依據(jù)61215-1:2021Terrestrialphotovoltaic(PV)modulesDesignqualificationandtypeapprovalPart1:Testrequirements（地面光伏(PV)模塊.設(shè)計質(zhì)量和型式批準(zhǔn)第1部分:試驗要求）》進(jìn)行測試。（2）紅外熱成像檢測參照國際標(biāo)準(zhǔn)《NB/T11081-2023光伏組件紅外熱成像（TIS）檢測技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行測試。（3）電致發(fā)光（EL）檢測參照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《NB/T11081-2023光伏組件電致發(fā)光（EL）檢測技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行3.試驗驗證過程無人機(jī)、相機(jī)鏡頭、紅外成像儀和EL檢測儀。1）視頻監(jiān)測項目：使用安裝在無人機(jī)上的相機(jī)拍攝建筑光伏組件的外觀照片，通過分析拍攝的照片判斷建筑光伏組件是否有外觀缺陷等影響發(fā)電的情況。2）紅外熱成像檢測項目：使用安裝在無人機(jī)上的紅外成像儀拍攝建筑光伏組件的紅外成像照片，通過分析拍攝的紅外照片判斷建筑光伏組件是否出現(xiàn)熱斑等情況。3）電致發(fā)光（EL）檢測項目：在無光照條件下，對建筑光伏組串接通一定電壓電流，使用安裝在無人機(jī)上的EL檢測儀拍攝建筑光伏組件的電致發(fā)光照片，通過分析拍攝的電致發(fā)光照片判斷建筑光伏組件的內(nèi)在缺陷（如電池破裂/破損）等。驗證對象1：水發(fā)興業(yè)能源集團(tuán)的研發(fā)樓BIPV光伏系統(tǒng)（含幕墻和雨棚）、BAPV屋頂光伏系統(tǒng)和車棚光伏系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)實景如下圖1-2所示。圖1水發(fā)興業(yè)能源集團(tuán)研發(fā)樓全景圖（a）BIPV幕墻光伏系統(tǒng)（b）BIPV雨棚光伏系統(tǒng)（c）BAPV屋頂光伏系統(tǒng)（d）車棚光伏系統(tǒng)圖2驗證對象1的光伏系統(tǒng)實景圖驗證對象2：深圳市創(chuàng)益新材料有限公司廠房區(qū)域BIPV幕墻光伏系統(tǒng)和BAPV屋頂光伏系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)實景如下圖3所示。（a）BIPV幕墻光伏系統(tǒng)（b）BAPV屋頂光伏系統(tǒng)圖3驗證對象2的光伏系統(tǒng)實景圖4.試驗驗證結(jié)果及分析在試驗驗證過程中發(fā)現(xiàn)建筑光伏組件存在發(fā)熱異常或熱斑，EL照片異常情況有：（a）紅外照片（b）實物照片（c）EL照片圖4BAPV屋頂光伏組件發(fā)熱異常的紅外、實物和EL照片1（a）紅外照片（b）實物照片（c）EL照片圖5BAPV屋頂光伏組件發(fā)熱異常的紅外、實物和EL照片2分析：如圖4、5顯示的位置均發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異常的BAPV組物照片發(fā)現(xiàn)，該異常發(fā)熱區(qū)域存在較為嚴(yán)重的灰塵遮擋情況，其對應(yīng)的EL照片則無明顯的異常；圖5的異常發(fā)熱溫度比周圍溫度高出11℃,對應(yīng)實物照片發(fā)現(xiàn)，該異常發(fā)熱區(qū)域存在異物遮擋情況，其對應(yīng)的EL照片則無明顯的異常，但EL照片中發(fā)現(xiàn)有電池片的虛焊現(xiàn)象（如圖中小紅框所示）。在光伏組件報廢判定過程中，如圖4、5顯示的異常發(fā)熱但EL照片和外觀照片都顯示正常的光伏組件，需結(jié)合光伏組件發(fā)電情況進(jìn)行判定（根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)要求），若單純由于灰塵遮擋引起組件異常發(fā)熱，則可不判定為報廢，通過清洗組件的方式解決發(fā)熱問題；若發(fā)電數(shù)據(jù)存在明顯的異常，則可判定為報廢。如圖5EL照片中顯示的虛焊、但無異常發(fā)熱和外觀問題的光伏組件，需結(jié)合光伏組件發(fā)電情況進(jìn)行判定（根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)要求若發(fā)電數(shù)據(jù)正常，則可不判定為報廢；若發(fā)電數(shù)據(jù)存在明顯的異常，則可判定為報廢。（a）紅外照片（b）實物照片（c）EL照片圖6車棚光伏組件發(fā)熱異常發(fā)熱異常的紅外、實物和EL照片分析：如圖6顯示的位置發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異常的光伏組件，異常發(fā)熱溫度比周圍溫度高出10℃左右，對應(yīng)實物照片發(fā)現(xiàn)，該異常發(fā)熱區(qū)域存在輕度的灰塵遮擋情況，其中兩塊光伏組件對應(yīng)的EL照片顯示明顯的斷柵和碎片，已超過光伏組件總面積的10%。在光伏組件報廢判定過程中，如圖6顯示異常發(fā)熱的光伏組件，雖然外觀無明顯的遮擋情況，但在結(jié)合EL照片分析后，顯示其內(nèi)部出現(xiàn)明顯的缺陷（包括斷柵和碎片），已超過光伏組件總面積的10%，該類組件應(yīng)判定為報廢。（a）紅外照片（b）實物照片（c）EL照片圖7BAPV屋頂光伏組件熱斑的紅外、實物和EL照片分析：圖7顯示的位置發(fā)現(xiàn)有熱斑的BAPV組件，熱斑點(diǎn)溫度比周圍溫度高出40℃以上，對應(yīng)實物照片發(fā)現(xiàn)，該熱斑區(qū)域存在很嚴(yán)重的灰塵遮擋情況，其對應(yīng)的EL照片則無明顯的異常；但圖67的EL照片中發(fā)現(xiàn)有電池片的虛焊現(xiàn)象（如圖中小紅框所示）。在光伏組件報廢判定過程中，如出現(xiàn)圖7顯示的明顯熱斑現(xiàn)象的光伏組件，如熱斑面積未超過光伏組件總面積的發(fā)現(xiàn)其EL照片無顯示異常（內(nèi)部無明顯缺陷，或缺陷面積未達(dá)到報廢技術(shù)條件），但其外觀照片顯示明顯的嚴(yán)重遮擋時，可通過去除遮擋物或清洗組件的方式進(jìn)行解決。5.試驗驗證結(jié)論在試驗驗證工作中，標(biāo)準(zhǔn)編制組嚴(yán)格依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的詳細(xì)條款開展工作。對水發(fā)興業(yè)能源集團(tuán)和深圳創(chuàng)益公司的BIPV幕墻、BIPV雨棚、BAPV屋頂、車棚等光伏系統(tǒng)進(jìn)行測試，運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行比對驗證、分析，以精準(zhǔn)判斷其合理性與合規(guī)性，進(jìn)而形成如下結(jié)論：（1）本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿規(guī)定的視頻監(jiān)測外觀檢查報廢判定方法適用于建筑光伏組件報廢的判定。（2）本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿規(guī)定的紅外熱成像檢測報廢判定方法適用于建筑光伏組件報廢的判定。（3）本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿規(guī)定的EL檢測報廢判定方法適用于建筑光伏組件報廢的判定。四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證及預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益1.技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證本標(biāo)準(zhǔn)首次提出判定建筑光伏組件報廢的科學(xué)依據(jù)，清晰地明確了報廢的技術(shù)路線、判定條件和判定方法。標(biāo)準(zhǔn)所涉及的判定技術(shù)條件均在現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)公認(rèn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定，技術(shù)參數(shù)設(shè)置具有科學(xué)性和可靠性。標(biāo)準(zhǔn)所涉及的判定方法和使用的測試設(shè)備均為光伏和建筑行業(yè)內(nèi)通用的測試方法及設(shè)備，對測試人員無特殊要求，只需具有一定經(jīng)驗的測試工程師即可順利地完成測試工作，測試成本在行業(yè)可接受范圍內(nèi)，因此本標(biāo)準(zhǔn)提出的測試方法具有可用性和經(jīng)濟(jì)適用性。2.預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益近20年來，光伏發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展，市場規(guī)模迅速壯大，國內(nèi)以及全球的光伏發(fā)電裝機(jī)量規(guī)模巨大，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2023年，全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量為1418.9GW，2013年至2023年平均增長25.9%，我國光伏發(fā)電新增并網(wǎng)容量216.3GW，截至2023年底，全國光伏發(fā)電累計并網(wǎng)容量608.9GW。根據(jù)光伏組件25年(標(biāo)稱壽命)的使用壽命，具有一定規(guī)模的廢棄光伏組件即將在數(shù)年內(nèi)出現(xiàn)，且每年廢棄規(guī)模將逐步增長。根據(jù)國際能源署預(yù)測：到2030年，全球退役光伏組件總量將達(dá)到800萬噸，中國光伏組件累計退役量將達(dá)到150萬噸。退役光伏組件中，鋁邊框、鋼化玻璃、晶硅電池片、背板、EVA封裝膠膜等可再生結(jié)構(gòu)組成的占比超過90%。按照當(dāng)前各類可再生資源價格估算，到2030年，中國退役組件回收創(chuàng)造的市場規(guī)模就將超過50億元。本標(biāo)準(zhǔn)提供了科學(xué)判定光伏組件是否達(dá)到報廢條件的技術(shù)要求和判定方法，是光伏組件退役的前提，將為保證合理且環(huán)保地報廢、回收建筑光伏組件提供技術(shù)基礎(chǔ)，將為行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。3.預(yù)期社會效益和生態(tài)效益本標(biāo)準(zhǔn)明確了判定建筑光伏組件報廢的技術(shù)要求和判定方法，為及時報廢正在運(yùn)行、但具有結(jié)構(gòu)安全隱患或電氣安全隱患的建筑光伏組件提供技術(shù)參考，可確保正在使用的建筑光伏組件的安全性，利于保證建筑用戶的安全。本標(biāo)準(zhǔn)的提出還能保障建筑光伏組件的發(fā)電價值最大化、缺陷光伏組件的及時退役，為建筑光伏組件工作環(huán)節(jié)與回收環(huán)節(jié)之間搭橋鋪路，有利于光伏產(chǎn)業(yè)的完整性，從生產(chǎn)、發(fā)電運(yùn)行、報廢、回收到原材料再利用，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步完善光伏組件