組件的四大因素決定度電成本
“其實182和210在技術層面上并沒有本質的差異,尺寸本身并不是光伏核心技術,對于組件廠家來說,最應該思考的關鍵是如何找到一個最適合的邊界條件,以達到最優的度電成本,也就是LCOE。”王夢松表示,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,反而帶來更大的系統風險。
平準化度電成本,英文名,Levelized Cost of Energy,簡稱“LCOE”,是對項目生命周期內的成本和發電量先進行平準化,再計算得到的發電成本,即生命周期內的成本現值/生命周期內發電量現值。
由于組件在整個光伏系統的造價中占比將近一半,因此組件對光伏度電成本的影響巨大。
從組件的角度來看,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成本;提升組件發電性能;提升組件的可靠性。 “這四項因素有一定相關性,也有一些相互牽制性,想讓每一項因素都達到極限值,幾乎是不可能的。所以一款最優度電成本的組件,不能僅追求每項因素的最大值,而需要綜合考慮以上幾項參數,達到全局最優解。”王夢松表示。
提高功率降低成本的設計邏輯
脫胎于半導體行業的光伏硅片,多年以來,在尺寸上一直保持著比較穩定的變化幅度。
2010年之前,單晶硅片主要以對邊距125mm(硅棒直徑φ164mm)的小尺寸硅片為主,并有少量對邊距156mm(φ200mm)的硅片。
2013年底,隆基、中環、晶龍、陽光能源、卡姆丹克5家企業聯合發布了M1(156.75-φ205mm)與M2(156.75-φ210mm)硅片標準,在不改變組件尺寸的情況下,M2通過提升硅片面積(提升2.2%)使組件功率提升了5Wp以上,迅速成為行業主流并穩定了數年時間。
2018年下半年,因市場競爭加劇,諸多企業再次把目光投向硅片,158.75mm規格的全方片(φ223mm)應運而生,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硅片問世,2019年9月, 210mm硅片發布,2020年6月,幾家頭部組件企業又聯合推出了182mm硅片。
“早期硅片尺寸變大的邏輯主要是節省電池制造成本,從158.75起,硅片尺寸的變化邏輯出現變化,主要是通過高功率組件來節省系統端的BOS成本。”王夢松介紹,166硅片產生的邏輯是既考慮到上游設備的兼容,又考慮到下游系統的兼容,所以產品推出之后很快就占據了比較大的市場份額。2019年出現的210硅片源于半導體的主流尺寸,產生的主要邏輯是通過大幅提升電池產能來降低電池制造成本,通過更高功率組件來降低系統的BOS成本,而2020年出現的182硅片是試圖通過反推的方式得到更適合生產、運輸、安裝與系統匹配的尺寸邊界條件。
單純提高功率降本無意義
“晶澳的設計邏輯就是,不應該由硅片來定義組件尺寸,而是應該由組件尺寸來定義硅片尺寸,那組件尺寸應該誰定義呢?我們認為組件的尺寸應該由系統來確定,然后硅片的尺寸由組件確定。”王夢松表示。
“晶澳DeepBlue 3.0 組件的設計理念,就是這樣一種邊界反推邏輯,是結合系統端的現狀,綜合考慮到組件的生產、 安裝、運輸、系統配套各環節實際情況反推出的規格。比如這樣可以將集裝箱的利用率發揮到極致,可以讓系統成本有效下降,可以保證最優的發電性能表現。”王夢松表示,組件的設計應該以價值為核心,以最低的度電成本為考量,采用最合適的電池尺寸,而不是單純的擴大電池面積。
王夢松表示,經過多家EPC和設計院的測算,當組件效率相當時,適當增加尺寸提高功率有利于降低系統端BOS成本,但當組件尺寸進一步變大,隨著尺寸增加帶來的BOS下降會越來越不明顯,甚至消失。因此組件的尺寸并不是越大越好,而是根據系統的情況確定一個合理的尺寸。
而組件效率和系統成本繼續保持強相關性。以182組件為例,面積一定時效率越高BOS成本越低;效率提高1%(絕對值),單瓦BOS成本下降約3.8分,效率提升相對功率提升對系統成本的下降效果更為明顯。王夢松強調:“現有的大組件尺寸已經到達系統瓶頸值、未來組件企業的重點應該專注在提高組件轉換效率上。”
“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,降低系統成本,但與此同時帶來的大電流對系統及組件本身的影響不可輕視。”王夢松介紹,隨著電流的繼續增大,CTM封裝損失增加,組件制造成本上升;而電流加大又會讓電阻損耗增加,組件工作溫度提升,使發電性能下降;同時讓線盒二極管、連接器面臨的可靠性風險加劇。TÜV北德在銀川的實證電站已經證明,相對于超大電流組件,晶澳的182組件有著更低的工作溫度,同時有著1.5%以上的發電增益。晶澳的DeepBlue 3.0(182)組件的尺寸和電學參數是通過對整個系統端的綜合推算得到的,是現階段最具度電成本優勢的組件產品。
“組件尺寸適當就好,后續繼續靠增大尺寸來提升功率的做法已經失去價值,單純追求數字上的高功率并沒有實際意義。”王夢松再次強調,成本的下降不能以犧牲發電性能和可靠性為代價,組件設計選型也不能僅考慮系統BOS節省,還要更多地考慮最終的LCOE。“以價值為核心,以最優度電成本為考量”是晶澳的組件產品設計的核心理念。