組件的四大因素決定度電成本
“其實(shí)182和210在技術(shù)層面上并沒(méi)有本質(zhì)的差異,尺寸本身并不是光伏核心技術(shù),對(duì)于組件廠家來(lái)說(shuō),最應(yīng)該思考的關(guān)鍵是如何找到一個(gè)最適合的邊界條件,以達(dá)到最優(yōu)的度電成本,也就是LCOE。”王夢(mèng)松表示,在組件尺寸的選擇上,適合最重要,不能為了追求高功率而一味加大硅片尺寸,否則可能適得其反,反而帶來(lái)更大的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。
平準(zhǔn)化度電成本,英文名,Levelized Cost of Energy,簡(jiǎn)稱“LCOE”,是對(duì)項(xiàng)目生命周期內(nèi)的成本和發(fā)電量先進(jìn)行平準(zhǔn)化,再計(jì)算得到的發(fā)電成本,即生命周期內(nèi)的成本現(xiàn)值/生命周期內(nèi)發(fā)電量現(xiàn)值。
由于組件在整個(gè)光伏系統(tǒng)的造價(jià)中占比將近一半,因此組件對(duì)光伏度電成本的影響巨大。
從組件的角度來(lái)看,降低度電成本的途徑有:降低組件自身的成本;提升組件的效率或者功率以降低系統(tǒng)成本;提升組件發(fā)電性能;提升組件的可靠性。 “這四項(xiàng)因素有一定相關(guān)性,也有一些相互牽制性,想讓每一項(xiàng)因素都達(dá)到極限值,幾乎是不可能的。所以一款最優(yōu)度電成本的組件,不能僅追求每項(xiàng)因素的最大值,而需要綜合考慮以上幾項(xiàng)參數(shù),達(dá)到全局最優(yōu)解。”王夢(mèng)松表示。
提高功率降低成本的設(shè)計(jì)邏輯
脫胎于半導(dǎo)體行業(yè)的光伏硅片,多年以來(lái),在尺寸上一直保持著比較穩(wěn)定的變化幅度。
2010年之前,單晶硅片主要以對(duì)邊距125mm(硅棒直徑φ164mm)的小尺寸硅片為主,并有少量對(duì)邊距156mm(φ200mm)的硅片。
2013年底,隆基、中環(huán)、晶龍、陽(yáng)光能源、卡姆丹克5家企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了M1(156.75-φ205mm)與M2(156.75-φ210mm)硅片標(biāo)準(zhǔn),在不改變組件尺寸的情況下,M2通過(guò)提升硅片面積(提升2.2%)使組件功率提升了5Wp以上,迅速成為行業(yè)主流并穩(wěn)定了數(shù)年時(shí)間。
2018年下半年,因市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇,諸多企業(yè)再次把目光投向硅片,158.75mm規(guī)格的全方片(φ223mm)應(yīng)運(yùn)而生,后者將硅片面積提高3%左右,使60片電池組件的功率提高了近10Wp。
2019年5月,166mm硅片問(wèn)世,2019年9月, 210mm硅片發(fā)布,2020年6月,幾家頭部組件企業(yè)又聯(lián)合推出了182mm硅片。
“早期硅片尺寸變大的邏輯主要是節(jié)省電池制造成本,從158.75起,硅片尺寸的變化邏輯出現(xiàn)變化,主要是通過(guò)高功率組件來(lái)節(jié)省系統(tǒng)端的BOS成本。”王夢(mèng)松介紹,166硅片產(chǎn)生的邏輯是既考慮到上游設(shè)備的兼容,又考慮到下游系統(tǒng)的兼容,所以產(chǎn)品推出之后很快就占據(jù)了比較大的市場(chǎng)份額。2019年出現(xiàn)的210硅片源于半導(dǎo)體的主流尺寸,產(chǎn)生的主要邏輯是通過(guò)大幅提升電池產(chǎn)能來(lái)降低電池制造成本,通過(guò)更高功率組件來(lái)降低系統(tǒng)的BOS成本,而2020年出現(xiàn)的182硅片是試圖通過(guò)反推的方式得到更適合生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝與系統(tǒng)匹配的尺寸邊界條件。
單純提高功率降本無(wú)意義
“晶澳的設(shè)計(jì)邏輯就是,不應(yīng)該由硅片來(lái)定義組件尺寸,而是應(yīng)該由組件尺寸來(lái)定義硅片尺寸,那組件尺寸應(yīng)該誰(shuí)定義呢?我們認(rèn)為組件的尺寸應(yīng)該由系統(tǒng)來(lái)確定,然后硅片的尺寸由組件確定。”王夢(mèng)松表示。
“晶澳DeepBlue 3.0 組件的設(shè)計(jì)理念,就是這樣一種邊界反推邏輯,是結(jié)合系統(tǒng)端的現(xiàn)狀,綜合考慮到組件的生產(chǎn)、 安裝、運(yùn)輸、系統(tǒng)配套各環(huán)節(jié)實(shí)際情況反推出的規(guī)格。比如這樣可以將集裝箱的利用率發(fā)揮到極致,可以讓系統(tǒng)成本有效下降,可以保證最優(yōu)的發(fā)電性能表現(xiàn)。”王夢(mèng)松表示,組件的設(shè)計(jì)應(yīng)該以價(jià)值為核心,以最低的度電成本為考量,采用最合適的電池尺寸,而不是單純的擴(kuò)大電池面積。
王夢(mèng)松表示,經(jīng)過(guò)多家EPC和設(shè)計(jì)院的測(cè)算,當(dāng)組件效率相當(dāng)時(shí),適當(dāng)增加尺寸提高功率有利于降低系統(tǒng)端BOS成本,但當(dāng)組件尺寸進(jìn)一步變大,隨著尺寸增加帶來(lái)的BOS下降會(huì)越來(lái)越不明顯,甚至消失。因此組件的尺寸并不是越大越好,而是根據(jù)系統(tǒng)的情況確定一個(gè)合理的尺寸。
而組件效率和系統(tǒng)成本繼續(xù)保持強(qiáng)相關(guān)性。以182組件為例,面積一定時(shí)效率越高BOS成本越低;效率提高1%(絕對(duì)值),單瓦BOS成本下降約3.8分,效率提升相對(duì)功率提升對(duì)系統(tǒng)成本的下降效果更為明顯。王夢(mèng)松強(qiáng)調(diào):“現(xiàn)有的大組件尺寸已經(jīng)到達(dá)系統(tǒng)瓶頸值、未來(lái)組件企業(yè)的重點(diǎn)應(yīng)該專注在提高組件轉(zhuǎn)換效率上。”
“此外,功率=電壓X電流。功率越大,意味著電壓或者電流的提升越大,低電壓可以增加組串容量,降低系統(tǒng)成本,但與此同時(shí)帶來(lái)的大電流對(duì)系統(tǒng)及組件本身的影響不可輕視。”王夢(mèng)松介紹,隨著電流的繼續(xù)增大,CTM封裝損失增加,組件制造成本上升;而電流加大又會(huì)讓電阻損耗增加,組件工作溫度提升,使發(fā)電性能下降;同時(shí)讓線盒二極管、連接器面臨的可靠性風(fēng)險(xiǎn)加劇。TÜV北德在銀川的實(shí)證電站已經(jīng)證明,相對(duì)于超大電流組件,晶澳的182組件有著更低的工作溫度,同時(shí)有著1.5%以上的發(fā)電增益。晶澳的DeepBlue 3.0(182)組件的尺寸和電學(xué)參數(shù)是通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)端的綜合推算得到的,是現(xiàn)階段最具度電成本優(yōu)勢(shì)的組件產(chǎn)品。
“組件尺寸適當(dāng)就好,后續(xù)繼續(xù)靠增大尺寸來(lái)提升功率的做法已經(jīng)失去價(jià)值,單純追求數(shù)字上的高功率并沒(méi)有實(shí)際意義。”王夢(mèng)松再次強(qiáng)調(diào),成本的下降不能以犧牲發(fā)電性能和可靠性為代價(jià),組件設(shè)計(jì)選型也不能僅考慮系統(tǒng)BOS節(jié)省,還要更多地考慮最終的LCOE。“以價(jià)值為核心,以最優(yōu)度電成本為考量”是晶澳的組件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心理念。