摘要:光伏電站的組件選型需要綜合考慮使用安全性、供應鏈配套、應用場景等因素,光伏行業(yè)迷信超大尺寸之風需正本清源。
延安黃龍縣,陜北黃土高原上的一顆“綠色明珠”,因其高達87%的森林覆蓋率,又被譽為“陜西一葉肺”。
2020年,隆基清潔能源與黃龍縣簽訂了1.5GW光伏平價上網示范基地項目。在這片多為山陵的土地上,光伏電站開始快速“生長”,日益與當地盎然的綠意交相輝映。
在黃龍項目中,182組件的身影比比皆是。對于這款大尺寸組件在項目中的落地情況,隆基清潔能源資深專家唐曉棠捻熟于胸。
他介紹道:“在設計方面,182組件能夠充分兼容上一代組件產品的成熟方案。在采購方面,我們直接選用逆變器、匯流箱、線纜的主流產品,無需下游廠商研發(fā)新品,有效縮短了電站設備采購及建設的時間。在工程方面,182組件在降低BOS成本的同時,其施工效率可與上一代組件產品持平。”
在肯定了182組件的實際表現后,唐曉棠指著黃龍項目崎嶇漫長且盡是遮擋的山路說道:“以后平整的土地會越來越少,大部分項目都要建在山地上。182組件基本是兩人工作組能夠便利安裝的極限,尺寸若再大就有危險了。因此在做產品選型時,一定不能迷信超大尺寸概念。”
行業(yè)對超大尺寸“迷信”漸成風
唐曉棠所言的“迷信”并非空穴來風。
近年來,光伏行業(yè)的激烈競爭使制造商們紛紛在組件尺寸上做文章。2019年,光伏行業(yè)將電池規(guī)格由邊長156.75mm增加到166mm,使組件尺寸整體提升了10%,從而帶來了明顯的功率上升與成本下降效果,取得了良好的市場反響。
自此,部分業(yè)內人士開始將尺寸與收益盲目結合到一起,在不考慮組件尺寸與物流、人工、配套、回報、風險等方面極限平衡的情況下,單純認為組件越大越好,甚至喊出要做700W、800W的超大尺寸組件,可見行業(yè)對尺寸的“迷信”之重。
但組件尺寸的增大與業(yè)主的投資收益之間存在著許多限制條件,超大尺寸組件帶給業(yè)主的僅是“皇帝新衣”般的美好幻想。
對此,光伏電站系統資深專家唐曉棠頗具發(fā)言權。
早在隆基182組件定型之前,唐曉棠就率領隆基清潔能源團隊開發(fā)出了電站收益評估系統和自動化設計工具兩款軟件,用以幫助科研人員分析組件尺寸與電站實際效益之間的極限平衡。
唐曉棠團隊在世界范圍內選擇了100多個地點,對多種規(guī)格及尺寸的組件進行了BOS成本測算,最終得出一個結論——182是組件尺寸與各類限制條件之間的平衡點,一旦超過這個尺寸,業(yè)主就將付出額外的成本。
全產業(yè)鏈配套的成本最低方案
唐曉棠的結論在投資成本與收益對比方面具有直接體現。
據唐曉棠介紹,目前182尺寸組件與現有的產業(yè)鏈上下游完全兼容,主流產品拿來即用,而超大尺寸、超大電流的組件在電氣設備兼容性方面還需相關廠商迭代研發(fā)新型產品以做適配,供應鏈、產能等環(huán)節(jié)均受到較大制約,這將直接增加業(yè)主的設備成本。
值得一提的是,眼下有些逆變器產品宣稱可以適配所有超大尺寸組件。但唐曉棠團隊經實地研究發(fā)現,當超大尺寸組件處于青海、新疆等高輻照地區(qū),在北方的雪地或鋪設了反光膜的環(huán)境中,其電流最高可達25A,遠遠超過逆變器能夠承受的20A的標準,這將造成逆變器壽命的大幅縮短及發(fā)電量損失。
在線纜成本上,超大尺寸組件在表面上可以減少光伏線纜的用量,從而節(jié)省成本,但其正常情況下的電流已造成線纜損耗過高,明顯高于線纜用量節(jié)省的成本。據唐曉棠團隊測算,使用超大尺寸組件每節(jié)省3厘線纜成本,會損失價值8厘的發(fā)電量,而182組件則處于線纜綜合成本的最優(yōu)點。
在支架成本上,當組件轉化效率相當、單體支架的承載面積相當的情況下,增加單塊組件的面積,支架和樁基成本并不會有明顯的下降趨勢,因此當前超大尺寸組件不會比182組件更具支架成本優(yōu)勢。另一方面,超大尺寸組件的載荷能力更弱,應用于風壓或雪壓較大的區(qū)域時,存在較大失效風險。
此外還有人工成本。超大尺寸組件的規(guī)格遠超182組件2.6㎡、33kg的極限標準,給搬運和安裝都帶來了明顯障礙,導致人力成本增加。
正是經過這些嚴謹周密的研究和測算,隆基清潔能源才將182組件放心的投入“實戰(zhàn)”,在全國各處遍地開花。經過在各個應用環(huán)境下的實證測試和不同客戶多樣化的需求考驗,隆基的182系列組件產品發(fā)電表現優(yōu)異,受到廣泛認可。
敲響全生命周期風險警鐘
與投資成本一樣,維持電站穩(wěn)健的發(fā)電同樣是行業(yè)關切的重點。精明的業(yè)主在做產品選型時,一定會將收益與風險同時進行考量。
光伏電站的生命周期一般在25年以上,在如此漫長的時間里,超大尺寸組件是否有成熟的實證經驗推導其可靠性還猶未可知。
據唐曉棠介紹,在運輸方面,182組件可以延續(xù)現有的集裝箱運輸方式,而超大尺寸組件則要對集裝箱運輸方式進行調整。
目前超大尺寸組件策劃的包裝方式為豎立包裝進入集裝箱,該方法是把組件短邊做為底邊,將組件豎向放置。“如果這種方式成熟的話,光伏行業(yè)早就用了。”唐曉棠表示:“該方式相比于常規(guī)運輸方式來講,更容易對組件造成損傷,同時現場拆包裝的難度、拆包裝后組件碼放的安全風險均明顯增加。”
“值得關注的,還有超大電流帶來的系統電氣安全性問題。”唐曉棠說道。
基于當前量產21%的組件效率,182組件的最大輸出電流為13.04A,在疊加背面增益后,溫升尚且合理。而當下超大尺寸組件的最大輸出電流普遍在17.34A,過大的組串直流電流會對接線盒、逆變器等關鍵元器件帶來更高的熱效應,從而增加直流端故障的可能性。
與此同時,一旦組件出現了熱斑效應,超大尺寸組件過高的電流所帶來的溫升將再次強化熱斑,使旁路二極管更易被熱擊穿,以至組件燒毀,令電站起火風險明顯增加。
從投資回報到全生命周期安全,組件尺寸的增長并非沒有限制,超出極限范圍后,預想中的效益只會適得其反。
“隆基是明確反對超大尺寸這一發(fā)展方向的。”唐曉棠說道:“不顧風險先喊出來,做做試試的產品思路應該被擯棄。對于正在進行產品選型的終端用戶來說,破除行業(yè)迷信,進行全面思考,是當務之急。”
延安黃龍縣,陜北黃土高原上的一顆“綠色明珠”,因其高達87%的森林覆蓋率,又被譽為“陜西一葉肺”。
2020年,隆基清潔能源與黃龍縣簽訂了1.5GW光伏平價上網示范基地項目。在這片多為山陵的土地上,光伏電站開始快速“生長”,日益與當地盎然的綠意交相輝映。
在黃龍項目中,182組件的身影比比皆是。對于這款大尺寸組件在項目中的落地情況,隆基清潔能源資深專家唐曉棠捻熟于胸。
他介紹道:“在設計方面,182組件能夠充分兼容上一代組件產品的成熟方案。在采購方面,我們直接選用逆變器、匯流箱、線纜的主流產品,無需下游廠商研發(fā)新品,有效縮短了電站設備采購及建設的時間。在工程方面,182組件在降低BOS成本的同時,其施工效率可與上一代組件產品持平。”
在肯定了182組件的實際表現后,唐曉棠指著黃龍項目崎嶇漫長且盡是遮擋的山路說道:“以后平整的土地會越來越少,大部分項目都要建在山地上。182組件基本是兩人工作組能夠便利安裝的極限,尺寸若再大就有危險了。因此在做產品選型時,一定不能迷信超大尺寸概念。”
行業(yè)對超大尺寸“迷信”漸成風
唐曉棠所言的“迷信”并非空穴來風。
近年來,光伏行業(yè)的激烈競爭使制造商們紛紛在組件尺寸上做文章。2019年,光伏行業(yè)將電池規(guī)格由邊長156.75mm增加到166mm,使組件尺寸整體提升了10%,從而帶來了明顯的功率上升與成本下降效果,取得了良好的市場反響。
自此,部分業(yè)內人士開始將尺寸與收益盲目結合到一起,在不考慮組件尺寸與物流、人工、配套、回報、風險等方面極限平衡的情況下,單純認為組件越大越好,甚至喊出要做700W、800W的超大尺寸組件,可見行業(yè)對尺寸的“迷信”之重。
但組件尺寸的增大與業(yè)主的投資收益之間存在著許多限制條件,超大尺寸組件帶給業(yè)主的僅是“皇帝新衣”般的美好幻想。
對此,光伏電站系統資深專家唐曉棠頗具發(fā)言權。
早在隆基182組件定型之前,唐曉棠就率領隆基清潔能源團隊開發(fā)出了電站收益評估系統和自動化設計工具兩款軟件,用以幫助科研人員分析組件尺寸與電站實際效益之間的極限平衡。
唐曉棠團隊在世界范圍內選擇了100多個地點,對多種規(guī)格及尺寸的組件進行了BOS成本測算,最終得出一個結論——182是組件尺寸與各類限制條件之間的平衡點,一旦超過這個尺寸,業(yè)主就將付出額外的成本。
全產業(yè)鏈配套的成本最低方案
唐曉棠的結論在投資成本與收益對比方面具有直接體現。
據唐曉棠介紹,目前182尺寸組件與現有的產業(yè)鏈上下游完全兼容,主流產品拿來即用,而超大尺寸、超大電流的組件在電氣設備兼容性方面還需相關廠商迭代研發(fā)新型產品以做適配,供應鏈、產能等環(huán)節(jié)均受到較大制約,這將直接增加業(yè)主的設備成本。
值得一提的是,眼下有些逆變器產品宣稱可以適配所有超大尺寸組件。但唐曉棠團隊經實地研究發(fā)現,當超大尺寸組件處于青海、新疆等高輻照地區(qū),在北方的雪地或鋪設了反光膜的環(huán)境中,其電流最高可達25A,遠遠超過逆變器能夠承受的20A的標準,這將造成逆變器壽命的大幅縮短及發(fā)電量損失。
在線纜成本上,超大尺寸組件在表面上可以減少光伏線纜的用量,從而節(jié)省成本,但其正常情況下的電流已造成線纜損耗過高,明顯高于線纜用量節(jié)省的成本。據唐曉棠團隊測算,使用超大尺寸組件每節(jié)省3厘線纜成本,會損失價值8厘的發(fā)電量,而182組件則處于線纜綜合成本的最優(yōu)點。
在支架成本上,當組件轉化效率相當、單體支架的承載面積相當的情況下,增加單塊組件的面積,支架和樁基成本并不會有明顯的下降趨勢,因此當前超大尺寸組件不會比182組件更具支架成本優(yōu)勢。另一方面,超大尺寸組件的載荷能力更弱,應用于風壓或雪壓較大的區(qū)域時,存在較大失效風險。
此外還有人工成本。超大尺寸組件的規(guī)格遠超182組件2.6㎡、33kg的極限標準,給搬運和安裝都帶來了明顯障礙,導致人力成本增加。
正是經過這些嚴謹周密的研究和測算,隆基清潔能源才將182組件放心的投入“實戰(zhàn)”,在全國各處遍地開花。經過在各個應用環(huán)境下的實證測試和不同客戶多樣化的需求考驗,隆基的182系列組件產品發(fā)電表現優(yōu)異,受到廣泛認可。
敲響全生命周期風險警鐘
與投資成本一樣,維持電站穩(wěn)健的發(fā)電同樣是行業(yè)關切的重點。精明的業(yè)主在做產品選型時,一定會將收益與風險同時進行考量。
光伏電站的生命周期一般在25年以上,在如此漫長的時間里,超大尺寸組件是否有成熟的實證經驗推導其可靠性還猶未可知。
據唐曉棠介紹,在運輸方面,182組件可以延續(xù)現有的集裝箱運輸方式,而超大尺寸組件則要對集裝箱運輸方式進行調整。
目前超大尺寸組件策劃的包裝方式為豎立包裝進入集裝箱,該方法是把組件短邊做為底邊,將組件豎向放置。“如果這種方式成熟的話,光伏行業(yè)早就用了。”唐曉棠表示:“該方式相比于常規(guī)運輸方式來講,更容易對組件造成損傷,同時現場拆包裝的難度、拆包裝后組件碼放的安全風險均明顯增加。”
“值得關注的,還有超大電流帶來的系統電氣安全性問題。”唐曉棠說道。
基于當前量產21%的組件效率,182組件的最大輸出電流為13.04A,在疊加背面增益后,溫升尚且合理。而當下超大尺寸組件的最大輸出電流普遍在17.34A,過大的組串直流電流會對接線盒、逆變器等關鍵元器件帶來更高的熱效應,從而增加直流端故障的可能性。
與此同時,一旦組件出現了熱斑效應,超大尺寸組件過高的電流所帶來的溫升將再次強化熱斑,使旁路二極管更易被熱擊穿,以至組件燒毀,令電站起火風險明顯增加。
從投資回報到全生命周期安全,組件尺寸的增長并非沒有限制,超出極限范圍后,預想中的效益只會適得其反。
“隆基是明確反對超大尺寸這一發(fā)展方向的。”唐曉棠說道:“不顧風險先喊出來,做做試試的產品思路應該被擯棄。對于正在進行產品選型的終端用戶來說,破除行業(yè)迷信,進行全面思考,是當務之急。”