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不同电池技术全球发电量地图对比及技术解析

日期:2022-09-29    来源:光伏們

国际太阳能光伏网

2022
09/29
09:00
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关键词: HJT电池 双面率 度电成本 光电转换效率

随着光伏技术从p型到n型的快速发展,不同电池技术路线产品的发电量增益越来越受到大家的关注。目前市场上主流的电池技术路线有PERC、TOPCon和HJT三种,这三种技术路线各具优劣势,但在发电量的对比研究上,还缺少站在全球应用场景的视角,系统性地做全生命周期的对比。

为此我们收集了业内上述三种技术的核心参数,选择了全球典型的21个国家和地区,在不同气候环境下,测算了在25年电站生命周期内三种不同技术产品的发电量,并对比生成全球发电量增益地图。

一、全球发电量增益地图(HJT vs PERC/TOPCon)

从全球整体来看,HJT技术产品表现出更高的发电量增益,比PERC高4.37%-6.54%,比TOPCon高1.25%-3.33%。特别是在高温地区(如中东、澳洲和美国南部等),其发电量表现更为突出,和PERC相比有6%+的增益,和TOPCon相比有3%+的增益。如图1.1所示。

图1.1 全球发电量增益地图

二、组件技术解析

地图上各地区不同电池技术组件发电量的差异,从组件本身考虑,主要源于组件的温度系数、双面率和功率衰减这三个因素。而HJT组件极稳定的温度系数、更高的双面率以及更高的功率保持率,为系统端带来了更高的发电量增益和更稳定的发电量收益。

2.1极稳定的温度系数

相比于PERC电池的-0.35%/℃以及TOPCon电池的-0.32%/℃的功率温度系数,HJT组件具有更稳定的功率温度系数-0.24%/℃,这意味着在组件工作时,随着工作温度的升高,相对PERC电池组件和TOPCon电池组件,异质结电池组件的功率衰减量更小,从而减小其发电量的损失,尤其是在工作环境温度较高的情况下,这种发电量优势将更加明显。如图2.1所示:

在60℃工作温度下,HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出2.8%, 比PERC电池产品高出3.5%;

在65℃工作温度下,HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出3.2%,比PERC电池产品高出4%。

图2.1 PERC/TOPCon/HJT功率和温度对应曲线

2.2更高的双面率

HJT电池是天然的对称结构,天生就是一款双面电池,是目前双面率最高的电池技术,如图2.2所示。在同种应用场景下,双面率越高,背面发电增益越大。HJT组件的双面率在85%左右,比PERC电池组件高出15%左右,比TOPCon电池组件高出5%左右。如表2.1所示。

图2.2 HJT电池结构

表2.1 PERC/TOPCon/HJT电池组件双面率

在同样的地面电站应用场景下,由高双面率带来的发电量增益要高于PERC电池组件和TOPCon电池组件。

2.3更高的功率保持率

根据目前行业内使用的三种不同电池技术的组件功率衰减曲线,可以很清晰的看到,到第25年年底,在产品功率保持率方面,HJT组件为92%,PERC组件为87.2%,TOPCon组件为89.4%。这就意味着在电站的整个生命周期里,异质结产品的功率保持率是最好的,而更高的功率保持率能够带来更加稳定和相对更高的发电量。如图2.3所示。

当然这也是在目前异质结的首年衰减为2%的前提下进行的测算,随着电池和组件封装技术以及材料的不断进步,异质结组件的首年衰减也会持续降低,其发电量优势将会更加明显。

图2.3 PERC/TOPCon/HJT组件质保

以上仅仅从异质结电池和组件的性能方面进行了简单地分析,那么哪些因素是影响组件发电量的主要因素?影响有多大?我们尝试通过PVSYST来进行进一步的解析。

三、PVSYST解析

从发电影响因素上,我们选用典型的低温和高温应用环境分别进行分析。

3.1 低温应用环境

低温应用环境,选择哈尔滨来作为典型地区。哈尔滨地处北纬45.9°附近,历年平均温度4.7℃,水平总辐射量1347KWh/m2。电站设计容配比为1.25、装机容量为4MW(实际设计中略有波动),采用最佳倾角固定支架和适配的组串逆变器。在第25年时,和PERC产品的发电量相比,TOPCon的发电量增益3.94%,HJT的发电量增益7.73%,HJT表现出更高的发电量增益。如表3.1所示。

表3.1 PERC/TOPCon/HJT发电增益对比表

从损失对比图中可以看出,在低温应用环境下,影响发电量最大的因素在于功率衰减。在第25年末,PERC组件的功率衰减为12.86% (1.6%+11.26%),TOPCon组件的功率衰减为10.6%(0.6%+10%),HJT组件的功率衰减为7.87%(1.6%+6.27%)。见图3.1所示。

图3.1 低温环境下PERC/TOPCon/HJT主要损失对比图

3.2 高温应用环境

高温应用环境,选择中东地区的阿布扎比来作为典型。阿布扎比地处北纬24.4°附近,历年平均温度28.5℃,水平总辐射量2015.1KWh/m2。电站设计容配比为1.05、装机容量为4MW(实际设计中略有波动),采用最佳倾角固定支架和适配的组串逆变器。在第25年时,和PERC产品的发电量相比,TOPCon的发电量增益4.52%,HJT的发电量增益9.67%,HJT表现出更高的发电量增益。如表3.2所示。

表3.2 PERC/TOPCon/HJT发电增益对比表

从损失对比图中可以看出,在高温环境下,除了功率衰减为影响发电量的主要因素之一外,运行温度损失也成为另外一个主要因素。在第25年末,PERC组件的功率衰减为12.86% (1.6%+11.26%),运行温度损失为8.31%;TOPCon组件的功率衰减为10.6% (0.6%+10%),运行温度损失为7.26%;HJT组件的功率衰减为7.87%(1.6%+6.27%),运行温度损失为5.81%。如图3.2所示。

图3.2 高温环境下PERC/TOPCon/HJT主要损失对比图

从以上解析可以看出,在低温地区应用环境下,组件功率衰减是影响产品发电量的主要因素之一;在高温地区应用环境下,除了组件功率衰减的影响外,运行温度也是影响产品发电量的另外一个主要因素。源于HJT组件极稳定的温度系数、更高的双面率和更高的功率保持率,在高温地区应用环境下,HJT的发电量优势非常明显,但即使在低温地区应用环境下,HJT也同样表现出相对较高的发电量增益。异质结产品的发电量优势,将会为系统端带来更高的发电量增益和更稳定的发电量收益。


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