组件的四大因素决定度电成本
“其实182和210在技术层面上并没有本质的差异,尺寸本身并不是光伏核心技术,对于组件厂家来说,最应该思考的关键是如何找到一个最适合的边界条件,以达到最优的度电成本,也就是LCOE。”王梦松表示,在组件尺寸的选择上,适合最重要,不能为了追求高功率而一味加大硅片尺寸,否则可能适得其反,反而带来更大的系统风险。
平准化度电成本,英文名,Levelized Cost of Energy,简称“LCOE”,是对项目生命周期内的成本和发电量先进行平准化,再计算得到的发电成本,即生命周期内的成本现值/生命周期内发电量现值。
由于组件在整个光伏系统的造价中占比将近一半,因此组件对光伏度电成本的影响巨大。
从组件的角度来看,降低度电成本的途径有:降低组件自身的成本;提升组件的效率或者功率以降低系统成本;提升组件发电性能;提升组件的可靠性。 “这四项因素有一定相关性,也有一些相互牵制性,想让每一项因素都达到极限值,几乎是不可能的。所以一款最优度电成本的组件,不能仅追求每项因素的最大值,而需要综合考虑以上几项参数,达到全局最优解。”王梦松表示。
提高功率降低成本的设计逻辑
脱胎于半导体行业的光伏硅片,多年以来,在尺寸上一直保持着比较稳定的变化幅度。
2010年之前,单晶硅片主要以对边距125mm(硅棒直径φ164mm)的小尺寸硅片为主,并有少量对边距156mm(φ200mm)的硅片。
2013年底,隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克5家企业联合发布了M1(156.75-φ205mm)与M2(156.75-φ210mm)硅片标准,在不改变组件尺寸的情况下,M2通过提升硅片面积(提升2.2%)使组件功率提升了5Wp以上,迅速成为行业主流并稳定了数年时间。
2018年下半年,因市场竞争加剧,诸多企业再次把目光投向硅片,158.75mm规格的全方片(φ223mm)应运而生,后者将硅片面积提高3%左右,使60片电池组件的功率提高了近10Wp。
2019年5月,166mm硅片问世,2019年9月, 210mm硅片发布,2020年6月,几家头部组件企业又联合推出了182mm硅片。
“早期硅片尺寸变大的逻辑主要是节省电池制造成本,从158.75起,硅片尺寸的变化逻辑出现变化,主要是通过高功率组件来节省系统端的BOS成本。”王梦松介绍,166硅片产生的逻辑是既考虑到上游设备的兼容,又考虑到下游系统的兼容,所以产品推出之后很快就占据了比较大的市场份额。2019年出现的210硅片源于半导体的主流尺寸,产生的主要逻辑是通过大幅提升电池产能来降低电池制造成本,通过更高功率组件来降低系统的BOS成本,而2020年出现的182硅片是试图通过反推的方式得到更适合生产、运输、安装与系统匹配的尺寸边界条件。
单纯提高功率降本无意义
“晶澳的设计逻辑就是,不应该由硅片来定义组件尺寸,而是应该由组件尺寸来定义硅片尺寸,那组件尺寸应该谁定义呢?我们认为组件的尺寸应该由系统来确定,然后硅片的尺寸由组件确定。”王梦松表示。
“晶澳DeepBlue 3.0 组件的设计理念,就是这样一种边界反推逻辑,是结合系统端的现状,综合考虑到组件的生产、 安装、运输、系统配套各环节实际情况反推出的规格。比如这样可以将集装箱的利用率发挥到极致,可以让系统成本有效下降,可以保证最优的发电性能表现。”王梦松表示,组件的设计应该以价值为核心,以最低的度电成本为考量,采用最合适的电池尺寸,而不是单纯的扩大电池面积。
王梦松表示,经过多家EPC和设计院的测算,当组件效率相当时,适当增加尺寸提高功率有利于降低系统端BOS成本,但当组件尺寸进一步变大,随着尺寸增加带来的BOS下降会越来越不明显,甚至消失。因此组件的尺寸并不是越大越好,而是根据系统的情况确定一个合理的尺寸。
而组件效率和系统成本继续保持强相关性。以182组件为例,面积一定时效率越高BOS成本越低;效率提高1%(绝对值),单瓦BOS成本下降约3.8分,效率提升相对功率提升对系统成本的下降效果更为明显。王梦松强调:“现有的大组件尺寸已经到达系统瓶颈值、未来组件企业的重点应该专注在提高组件转换效率上。”
“此外,功率=电压X电流。功率越大,意味着电压或者电流的提升越大,低电压可以增加组串容量,降低系统成本,但与此同时带来的大电流对系统及组件本身的影响不可轻视。”王梦松介绍,随着电流的继续增大,CTM封装损失增加,组件制造成本上升;而电流加大又会让电阻损耗增加,组件工作温度提升,使发电性能下降;同时让线盒二极管、连接器面临的可靠性风险加剧。TÜV北德在银川的实证电站已经证明,相对于超大电流组件,晶澳的182组件有着更低的工作温度,同时有着1.5%以上的发电增益。晶澳的DeepBlue 3.0(182)组件的尺寸和电学参数是通过对整个系统端的综合推算得到的,是现阶段最具度电成本优势的组件产品。
“组件尺寸适当就好,后续继续靠增大尺寸来提升功率的做法已经失去价值,单纯追求数字上的高功率并没有实际意义。”王梦松再次强调,成本的下降不能以牺牲发电性能和可靠性为代价,组件设计选型也不能仅考虑系统BOS节省,还要更多地考虑最终的LCOE。“以价值为核心,以最优度电成本为考量”是晶澳的组件产品设计的核心理念。
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