光伏发电引领全球能源革命已经成为必然的趋势,光伏也必将成为未来的主力能源之一。预计到2050年,全球太阳能光伏装机量将达到8519GW。而若想实现从传统污染能源到清洁能源的转型,关键因素是度电成本的下降。据IRENA统计,在2010年至2018年间,全球大型光伏电站的平均LCOE下降了77% 。天合光能产品与市场负责人张映斌预测,未来,度电成本在现有的基础上还要再降50%。从当前看,超高功率组件有力地促进了度电成本的降低。600W+高功率组件从底层设计原理就指向终端应用的系统价值,目前已经成为全面推动光伏发电进入平价时代的生力军。
提高组串功率,600W+高功率组件助力光伏度电成本持续降低
目前,光伏发电的LCOE已经具有相当高的竞争力,只有更低的光伏度电成本才能推动对煤炭、原油等化石能源的替代。高功率、高效率、高可靠性及高发电量的组件产品,是促使光伏发电进入全面平价时代的关键。随着大尺寸硅片的应用,单块光伏组件的功率大幅提升,可以充分降低BOS成本,从而降低系统度电成本(LCOE)。
据国际能源网记者了解,天合光能于2020年7月16日发布600W组件,引领光伏行业进入600W+时代,打开了光伏度电成本下降新通道;今年3月11日,天合光能全球正式发布670W组件,再次引领行业进入210组件时代。
据张映斌介绍,“600W+高功率组件”是一款为地面电站打造的超高功率产品,对度电成本的降低非常明显。该产品延续了210大尺寸硅片,从系统应用出发,采用低电压大电流设计,提升组串功率降低BOS。“从电池、组件、到组串、方阵,再到整个光伏电站,组串是光伏系统的基本电路单元”,张映斌称。光伏方阵通过组串并联累计功率,在相同的装机容量下,组串功率越高,所需的串数就越少,相关的BOS(Balance of system) 成本就会下降,包括支架、桩基、直流线缆,人工成本也大幅节省。因而提高组串功率,是降低系统BOS成本的核心因素。也因此,600W+高功率组件相较于585组件,组串功率提高了41%,是降低系统BOS成本的核心因素。
以江苏盐城某100MW项目为例,采用600+组件进行设计,每兆瓦光伏项目需要714根桩基础,比585W设计减少148根,支架、支架基础、汇流箱等也大幅减少。“据测算,采用600W组件后,单瓦造价可降低至0.882分/W,BOS下降0.08-0.1元/W,度电成本下降2-3%。”
除此之外,从系统应用出发,600W+高功率组件低电压大电流的设计理念,通过组件提升组串功率来降低BOS成本,实现客户价值最大化,如此之下,使得应用210组件的电站更具投资价值。张映斌表示,过去开发组件,主要看组件功率、效率、可靠性及成本,从系统或者业主的角度思考不够。而天合光能600W+的设计理念已经跳出了单纯组件本身的框架,完全站在系统的角度思考,定位很清楚,通过低电压、大电流在提升组件功率的同时提升组串功率,从而降低BOS,最终体现在度电成本的下降上面。
温度升高、热斑风险、荷载能力等,210组件已经得到验证
在210组件产能升级后劲十足的同时,行业内对其也产生诸多热议的话题,诸如工作温度升高风险、组件热斑、载荷能力等问题。天合光能210组件给出了我们答案。
210组件没有工作温度升高风险
210超高功率组件是否有高工作温度风险,一直是备受关注的问题。天合光能张映斌分析到,首先,电池的电流密度由电池结构、电池效率决定,基于同样PERC结构不同尺寸硅片电池效率接近,当电池所处的辐照环境一致时,单位面积组件的电流密度几乎无差异。进一步讲,当光伏组件通过互联条及汇流条将各个电池产生光生电流汇到一起,再通过接线盒对外输出,210组件最终输出的则表现出大电流,而电池片单位面积本身不是大电流。
其次,基于同样的组件效率,单位面积下,组件受到的太阳辐射能中未能被转化成电能而被辐射出组件的热量是一致的,基于相同组件封装体系,安装及综合散热条件下,210高功率组件与182组件的工作温度将趋于一致,无工作温度升高风险。天合光能张映斌也表示,该结论在实证测试中也得到了验证。
同时,按照IEC和UL标准,在实际应用过程中,210组件接线盒最大电流承载能力远高于组件输出电流,所以我们无需担心载流能力超标。因此,大电流接线盒也完全满足600W+组件需求。
不会引起210组件热斑风险
关于210组件热斑问题,低电压、高功率为210硅片突出亮点,电压降低意味着采用210硅片的组件短路电流较高,有人因此质疑210产品的可靠性,认为它更容易出现热斑。
对此,天合光能张映斌表示,热斑温度与166/182组件处于相同水平。他解释道,组件的实际热斑温度与大小电流关系不大,主要与旁路二极管并联电池数相关。当电池75%被遮挡时,被遮挡电池消耗功率与二极管并联电池片数n、电池漏电流Irev及未遮挡部分的Ix1,2相关;当电池100%被遮挡时,被遮挡电池消耗功率与二极管并联电池片数(n)及电池漏电流(Irev)相关,因此,电池串联片数越多,反偏漏电流越大,被遮挡电池温度越高,发生热斑风险就越大。但是210-405、550、600、670大电流组件均不会引起额外的热斑风险。基于此,优化设计电池片漏电控制和组件BOM,可有效降低热斑风险。
具备行业标准载荷能力
张映斌表示,天合光能已经通过第三方的测试,并取得相关的认证证书。同时,在600组件的可靠性保证方面我们采取了系列措施和设计优化。其一是通过优化边框设计和材料优选,即使组件的面积有所增加,但是在负载时形变量依然不变,降低了隐裂的风险;其二是通过无损切割的方式,确保每个电池片的切割面都是光滑无裂纹的,抗隐裂能力相对传统激光切割工艺显著增强。通过这些措施,600W组件的载荷能力具备行业主流的正5400pa负2400pa标准载荷能力。
逆变器、跟踪支架等设备与210产业链无缝配套
随着210组件的逐步浮出水面,逆变器和跟踪支架紧密配合,今年,逆变器企业纷纷推出了210适配产品。
据国际能源网了解,1月初, 华为、上能、阳光电源纷纷发布适配600W+的逆变器产品,特变电工、固德威、锦浪、科士达和SMA等逆变器厂商也纷纷宣布,已有完美匹配或兼容210超高功率组件的逆变器交付方案。3月5日,特变电工新能源适配210大组件逆变器全面上市;3月15日,科华逆变器助力光伏系统增值,全面适配210组件;3月18日,阳光电源推出全球功率最大组串逆变器,G320HX每串最大输入电流20A,完美匹配210mm大尺寸高效组件。
与此同时,7家全球领先的光伏跟踪支架制造商,如Array Technologies、GameChange Solar、IDEEMATEC、Nextracker、PVH、Soltec、天合光能相继宣布全面适配210超高功率组件的跟踪支架。
继逆变器、跟踪支架企业接连宣布适配210超高功率组件后,信义、福莱特、中建材、旗滨集团、南玻等多家玻璃龙头企业先后宣布,纷纷大步升级产能,使光伏玻璃原料生产突破宽度瓶颈,完全适配210大尺寸组件,为210组件增长和客户需求提供有力的支撑。
基于210组件的度电成本降低的核心价值,张映斌表示,“2021年,天合光能的组件出货量整体目标是30GW+,210组件占70%~80%”。