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晶科能源发布tiger系列白皮书   叠焊技术前景可期(下)

三、Tiger组件发电性能分析

3.1 IAM优势

Tiger组件采用了9BB+圆形焊带的设计,细节放大图(如图10),从侧面照射到焊带的光线可以被有效反射回电池片上,对早晚太阳角度较偏时的光线充分利用,带来可观的发电增益。而反观常规的5BB组件,扁平焊带无法有效将侧面的光线反射回电池片上,造成发电量的损失。

图11是SGS在第三方panfile的测试报告中的IAM数据,Tiger组件在不同角度入射光的照射下,表现出了优异的发电性能,早晚大部分光照为斜射光的情况下,优势尤其明显。

3.2低辐照优势

Tiger组件采用了优化的圆形焊带,相较于之前的扁平焊带来说,横截面积明显减小。横截面积的减小,一方面可以减少焊带对电池片的遮挡,增加电池片受光面积,提升组件功率;另一方面,根据公式R=ρl/s,(R=电阻,ρ=电阻率,l=焊带长度,S=焊带横截面积),在焊带横截面积降低的情况下,焊带电阻增加,从而带来组件的串阻增加如图12所示。

根据公式PR=(1−0.0416VOC1000)*FF0(200)FF0(1000)*1−rs2001−rs1000*1−1rsℎ2001−1rsℎ1000 ,rs=RsRcℎ=Rs*IscN*Voc,组件PR值和组件串联电阻Rs成正比。依据下图CPVT实测数据显示,低辐照条件下,Tiger组件PR值高于普通5栅组件,弱光环境下发电优势明显。

针对这两点优势,我们在晶科海宁研发中心针对普通5BB以及Tiger 9BB组件做了户外实证分析,结果如图13所示。实证结果显示,相对于普通的5BB组件,Tiger组件的平均发电增益在1.57%。从表里可以看出,在9月21日和9月22日这两天,低辐照环境下,发电增益达到了1.91%和1.72%。

“高能量密度”是未来组件发展的技术趋势,单位面积更高的发电量无疑会带来度电成本的持续下降。

四、Tiger组件应用场景

Tiger组件应用场景广泛,由于高功率、高效以及优异发电量特性,Tiger组件适用于大型电站和分销市场。在大型电站项目中,单面组件效率>20.7%,2020年主流功率465w,高效可以带来土地面积的大幅节省,而高功率输出,在BOS端优势明显,组串功率的提升,有效节约支架成本。Tiger双面组件采用背面透明背板封装,特别适合沙漠、雪地等高反射地面的电站项目,实现高的背面发电增益。采用透明背板,同时可实现轻量化,有效节约BOS成本,进一步降低LCOE。

Case 1:国内某南部低辐照地区项目

我们以国内某南部地区为例,亚热带季风气候,属于三类光照区,地面为沙地,地面反射率在30%-40%。项目拟定容配比1.2,DC端容量120MW。(如图14)

此类低辐照地区如果使用普通的5BB组件,大量的斜射光和散射光无法得到有效利用;从逆变器角度看,如果超配较低的情况下,大部分时间DC端电压甚至无法达到逆变器的最佳输出效率,两个原因导致发电量偏低,客户收益率无法保证。如果选用465w的Tiger组件,9主栅的设计加上组件高串阻的特性在低辐照环境下可以实现非常小的弱光损失,斜射光和散射光也能够得到更有效的利用。

在项目设计上,如果保持土地面积基本相同以及装机量相同,Tiger组件可以实现更大的组串间距。双面配合跟踪支架的项目里,串间距的增加可以有效提升组件背面的受光量,正面遮挡也会相应减少,总发电量的增加会带来度电成本的显著降低。

我们对现在主流的三种组件(Tiger双面叠焊465w,M6双面半片440w以及G1双面半片405w)进行了详细的项目设计以及发电量模拟,结果如表1所示。如果采用Tiger双面组件,保持基本相同的土地面积,组串间距可以适当拉大,配合多主栅和叠焊技术的特性,较158.75半片系列透明背板组件可以提高约2%的PR,背面发电增益也有0.5%的增加。

Tiger组件所有的技术升级都是为了从发电量和BOS两方面降低度电成本,除去组件成本以外,支架成本和数量对BOS产生了关键影响,支架成本又和单串组件总功率以及系统组串数息息相关。

单串组件总功率的增加,意味着支架成本的大幅降低。在上述南方地区120MW的项目中,使用M6大尺寸组件需要9404串,而使用Tiger组件只需要9217串,组串数减少了2%。以1P结构的跟踪支架为例,如果一个支架可以安装3串组件,在这个项目中,Tiger组件只需要3072组支架,而M6组件则需要3135组支架。结合主流跟踪支架用钢量成本测算,高功率的Tiger组件,可以直接减少约2.6%的支架成本。

不仅是支架,单块组件功率增大,直流线缆可以减少2.5%,场地平整费用减少4%,如果是在场地面积固定的项目地,还可以拉大双面组件的组串间距,增大背面发电增益。

结合Tiger组件发电量的优势,表2是针对南部地区120MW的LCOE分析。EPC,土地和发电量的多角度优势,使Tiger组件在平价上网的趋势下,成为了行业中的标杆产品。

在“一带一路”的战略框架中,“电力通道建设”是其中的重要组成部分。“一带一路”沿线部分国家光照资源丰富,尤其是近年来,东南亚、印度、中东、中亚、非洲等地区或国家的光伏电站装机正出现爆发性增长的市场前景,无疑给中国的光伏产业带来新机遇。

Case 2:某“一带一路”国家200MW光伏项目

该项目地属于亚热带季风性湿润气候类型,常年光照充足,拟采用单面高功率组件,容配比1:1.05,该项目地处发达国家,土地价格便宜,人力成本高。(如图15)

此类地区属于高辐照地区,阳光充足,基本不需要超配就可以使系统在大部分时间都保持满发状态,每串组件数目不用太多,太多会使运行过程中电压超过逆变器MPPT点的最大电压值,从而造成很大的系统损耗。这个项目的核心在于单块组件需要拥有绝对的高功率从而通过降低人工费用来降低度电成本。该项目拟采用单面组件配合1P跟踪支架,组串间距6m,组件最低点离地高度0.5m,跟踪支架旋转角度±45°。

Tiger 470w单面组件,在目前市场上主流产品中输出功率最高(表3),可以最大限度的节省组件数量以及支架数量,从而起到节省人力成本的目的。低人力成本配合高发电量,在此类项目中能够带来度电成本的显著降低,内部收益率也会有明显增加。

结语

从2019年10月份首次亮相澳洲到2020年第一季度末,Tiger已签单量超过1GW,全球客户反馈良好,不仅是大型地面项目,分销市场中Tiger配合N型电池片也颇受市场青睐,在海外分销市场中,Tiger全黑组件也有大量签单。晶科相信,Tiger组件所采用的9主栅+叠焊+半片的技术设计会逐渐成为行业主流,契合“高能量密度“的组件发展趋势,逐渐为客户带来价值。

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