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专家访谈:亟待规范——从应用角度谈组件尺寸及版型设计标准化

日期:2020-07-03    来源:光伏头条 (微信号 PV-2005)  作者:纪振双

国际太阳能光伏网

2020
07/03
08:36
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关键词: M10硅片 组件尺寸 电池形制

2020年 6月 24日,晶科、隆基、晶澳等7家企业联合发布了“关于建立光伏行业标准尺寸的联合倡议“,倡议建立几何尺寸“182mm*182mm(M10)”的硅片标准。“倡议”一经发布,即引起行业热议,可谓“一石激起千层浪”。对此,光伏头条记者采访了鉴衡认证中心纪振双副主任。

一、 硅片、电池、组件结构设计现状及需要解决的突出问题

暂且不论M10硅片生产,以及使用此硅片量产电池和组件的条件是否成熟,“倡议”之所以引起热议,实质上反映出行业对扭转硅片、电池和组件尺寸自行其事、杂乱无序状态的期许。

下图为近几年,硅片尺寸、电池和组件形制和版式变化情况图示。表 1、表 2、表 3为不同硅片、电池形制和组件版式,组件外形尺寸及与系统接口有关的电学参数示例。

从上面的图、表中可以看出硅片、电池、组件尺寸和版式的杂乱。归纳起来,近几年,组件及上游材料尺寸和版式演进可分为 3 个阶段:2017 年以前,M1/2 型硅片、60和72型单玻组件为主流形制,主流组件的尺寸相差无几,相对统一;第二批领跑者基地启动以后,为达到所需效率,设备企业开始在硅片和组件尺寸上做文章,但仍属有限调整;2018 年下半年开始,双玻、双面发电组件占比提高,半片、叠片、大硅片相继出现,组件尺寸开始进入群雄逐鹿、杂乱、无序局面。

毋庸置疑,硅片和组件尺寸加大,有利于降低硅片、电池和组件企业的制造成本;多数情况下,也可以提高应用端单位土地面积的能量密度,进而降低 BOSS成本。另外,针对组件运输条件限制,企业也可以通过版型设计加以解决。问题在于:现有硅片尺寸、电池和组件形制设计,并没有充分考虑组件使用过程中可能遇到的问题,例如:尺寸和形制过于杂乱给电站设计造成的困扰;尺寸过大、单块组件过重、开路电压过高给组件安装和维护带来的问题;形制过杂、更迭过快给电站运营期备件管理造成的困难。

能否更好地满足使用需求,应是判断设备形制更改或调整适当性的主要标准。对组件而言,也应重点从更好地满足应用需求角度,规范组件及上游材料的形制和尺寸。

二、标准化方面的初步想法

尽快制定有利于规范硅片、电池、组件尺寸和形制的标准,已是行业共识,以下就硅片、组件尺寸和形制标准化谈两点想法。

1. 有利于满足电站使用和长期运营需要,应是确定组件、电池、硅片结构和尺寸的出发点。

电站需要长期运行,运营期内的电站或多或少都要更换一部分组件,有的还可能进行升级改造;另外,组件装卸主要靠人工完成。从安装和维护角度,可互换、兼容、轻量、安全、尺寸适度是应用端对组件的基本需求。长远看,应从更好地满足电站使用需求的角度,确定组件机械和电气结构设计的约束条件。

例如:

■ 按单一阵列组件数量(N)和排布方式,预设组串和组件基准尺寸,并按 1/N 递增或减少组件尺寸,再按组件版型倒算硅片和电池尺寸。以使不同形制组件在结构上兼容,见下图例;

■ 以目前常用 4mm? 组串线缆最大载流量,倒算组件短路电流的上限值;

■ 按 1000V、1200V、1500V 直流系统电压等级,组串预设宽度可容纳不同制式的组件数量,倒算组件开路电压的上限值。

需要说明的是,上面的示例仅为说明思路,并不准确。

2.序列化、可兼容才是组件、电池和硅片尺寸和形制的发展方向。

土地资源已成为制约光伏发展的瓶颈之一,土地最大、最佳化利用,即追求单位土地面积产出最大化,将是未来光伏的方向之一。另外,光伏已是个多样化的市场,站址条件会越来越复杂,电站柔性、精细化设计也会成为趋势,即使同一电站,也会根据站址条件,采用不同的设计方案,包括设备选型。

以下图为例,“A”、“B”、“C” 三类站址条件,可能会选用不同的系统设计方案,包括组件尺寸和版式。

谈及上述问题,想说的是,应用端的多样化,必然导致设备需求的多样化,不同于其他发电形式,组件及上游材料均为批量供应的产品,像其他大宗工业品一样,也不会是单一形制,重要的是序列化、可兼容。


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