2019年,全球光伏应用市场持续稳步增长并呈现“遍地开花”的局面,全年新增装机量约115GW,同比增长8.5%,依然保持全球最大新增电源的地位,累计装机容量约626GW。在全球应用市场需求的拉动下,全球光伏生产规模继续扩大。多晶硅、硅片、电池片和组件的全球有效产能分别提升至67.5万吨、185.3GW、210.9GW和218.7GW。中国光伏龙头企业凭借着其晶硅技术及成本控制方面的优势,持续加码产能,全球光伏产业重心进一步向中国转移。中国多晶硅、硅片、电池片和组件的产能在全球占比分别提升至69.0%、93.7%、77.7%和69.2%,分别增长了7.4、2.9、4.0和0.9个百分点。
10月30日,国家能源局发布了2020前三季度的光伏装机情况。前三季度,国内光伏新增装机约19GW;前三季度,多晶硅产量约29万吨,同比增长18.9%;组件产量超过80GW,同比增长6.7%左右。2020年1-8月,组件出口量约47-49GW,超过去年同期的出口量。IRENA预计,到2050年,可再生能源发电将成为全球最大的能源载体。可再生能源在发电中的占比份额到2050年将达到86%,到2050年光伏的累计装机将达到8519GW。业内人士认为,2021年光伏装机将超过50GW,到“十四五”末,年新增装机有望达到70GW,光伏行业发展潜力巨大。2020年,各公司纷纷推出不同尺寸的大硅片组件,对比常规组件,大硅片组件可降低度电成本3%-4%。未来,在光伏产业平价上网的道路上,大尺寸硅片占比将显著提升,而210mm组件,在降低BOS成本方面作用显著,具有较高的性价比优势。2020年7月9日,为促进光伏产业迈入下一个具有突破意义的新时代,推动光伏产业的可持续发展,600W+光伏开放创新生态联盟正式宣告成立。联盟的成员不仅包括硅片、电池、组件企业,还涉及逆变器、跟踪支架、玻璃、背板、辅材等供应链上下游相关领域,多家设备制造商、检测机构也在名单中。据悉,该联盟已拥有56家成员企业,且仍在不断壮大。而当前几乎所有企业,新建产线都兼容210尺寸。看来大多企业在大硅片尺寸能带来更低的成本和更高的收益都达成了共识。目前,已布局210mm的企业包括天合、东方日升、中环、赛拉弗、赛维、环晟、协鑫、英利、爱康、通威、爱旭、上机数控、晶澳、尚德、正泰、腾晖、亿晶、正信光电。基于210尺寸的500W+组件企业中,中环股份、天合光能、东方日升已经量产;天合光能、东方日升基于210尺寸的600+组件也将在2021年一季度量产。
电池是实现从硅片到组件的中间产品,电池成本决定着组件这一光伏系统的主要设备的成本。因此,看组件尺寸的未来潜力,难以避免的先要看到每瓦成本的下降潜力,在这一点,210尺寸的卓越性是突出的。当使用210mm尺寸硅片时,单张电池瓦数提高,相对应每小时印刷的总功率提高,从而每瓦生产成本降低。据研究,使用210mm硅片,电池每瓦生产成本降幅可达20%以上,组件每瓦生产成本降幅可达14%。采用210mm尺寸组件的光伏系统,成本下降空间将达到0.1元/瓦以上。有业内人士表示,210产品是未来两到三年,较大程度降低成本的看得到、摸得着的唯一路线。设计院以210组件、182组件、166组件三种组件作为标的,通过测算得出,三款组件对应的低压侧成本,随功率提升有明显的下降,采用210mm硅片的545Wp组件,在不同纬度条件下的整体成本都是最低值,与166型445Wp组件相比,降幅在0.1-0.17元/瓦之间;与182型535Wp组件相比,降幅在3-7分/瓦之间。
通过多家设计院和多次的测算,210系列的组件的确能够有效的降低BOS和度电成本,为客户带来实实在在的价值。
设计和生产使用210mm尺寸电池的组件并不是单纯的为了提升功率而把组件变大,而是因为这个产品确实可以更大幅度的降低度电成本,是电站更具投资价值,这才是这个产品设计的初衷。
210系列产品通过一年多的沉淀,已经演化出丰富的产品线。相比于谈论实验室里效率数据,现场项目实际操作中的解决方案以及在光伏电站系统中的应用场景更加能够体现其投资价值。
大尺寸技术可带来硅片、电池、组件、BOS等多环节成本下降通量价值、饺皮效应、块数相关成本节省带动大尺寸硅片、电池、组件、BOS 成本下降。通量价值是指大尺寸产品带来产能提升,进而降低单位产出的人力、折旧、三费等成本;饺皮效应是指使用大尺寸硅片生产组件过程中,边框、玻璃、背 板、EVA、焊带汇流条等辅材以及运输中的托盘和包材等用量增加幅度小于组件面 积增加幅度,从而带来组件封装及运输成本的节约;块数相关成本节省是指组件生 产以及电站建设过程中,接线盒、灌封胶、汇流箱、直流电缆、安装施工成本等只 和组件块数相关,因此使用大尺寸产品带来组件面积和功率增加,折算到单W组件 生产成本及电站建设成本会明显下降。常用40HC(高柜)集装箱的内尺寸为12*2.35*2.69米,门高2.58米。根据不同组件的尺寸数据可以计算得出,210硅片550W(55片)/500W(50片)组 件的运输成本可以做到比166(72片)450W组件运输成本分别低0.0102元/0.0033 元/W,182(72片)的540W组件运输成本比166(72片)450W组件低0.0089元/W。当210硅片组件做到600W(60片)时,通过将组件在集装箱中的摆放方式由横放调 整为竖放,运输成本仅比210尺寸550W组件高0.0024元/W,仍低于166尺寸450W 组件0.0078元/W。
在运输方面,东方日升曾在600W组件发布时给出了众多运输方案中的一种:以40英尺集装箱为例,一次可运输584片600W组件,每73片为一托,共8托,每托毛重2630千克。
天合则是在官网发布运输210组件方案:
在提高集装箱垂直空间利用率的基础上,采用短长两层垂直堆垛包装方法。与第一代顶点相比,标准集装箱的包装瓦特进一步提高了约9%,提供了更加经济、安全和可靠的物流解决方案。
图八:集装箱搬运模型
低电压、高功率为210硅片突出亮点,电压降低意味着采用210硅片的组件短路电流较高,有人因此质疑210产品的可靠性,认为它更容易出现热斑。对此,多家已经应用210产品的企业负责人都予以驳斥。技术人员表示,热斑是由于组件内部某一片电池因缺陷或遮挡,不再发电,转而成为电阻,大量发热导致的。如果两种组件各有一片电池被遮挡,600W组件会出现19片电池的电压加在被遮挡210电池上的情形,而585W组件则是25片电池的电压加在被遮挡182电池上。从外电路角度看,后者的热斑风险其实更高。由此,天合今年9月户外实测的结果可以支持这一论点。今年9月,天合对166、182、210组件均采用30%比例的单个小片遮挡条件,测试户外热斑温度,其中166与182组件热斑温度基本一致,210热斑温度低19℃左右。进一步地,使用固定面积遮挡条件下,对比不同组件的功率变化率。以166半片面积 (137.08 cm2) 作为基准, 至尊二代组件由于使用G12大尺寸硅片及创新的版型设计,阴影遮挡下功率损失更小,至尊二代组件在局部遮挡发生时,具备突出的功率保持率。其中,遮挡条件示意图如图2。显然,210产品有利于减少遮挡带来的影响,发电效率更高。固定遮挡条件下,组件功率变化率(基于双二极管模型)从技术角度来看,210电池具有明显的优势。使用210电池的组件可以有更多种设计方案,不同的切片方案,如一切三、一切四;更好地使用多主栅技术;配合叠瓦、拼片技术等,使组件技术发挥到极致。图十二:典型的三分片MBB(9BB-14BB) 210电池设计多主栅技术的降低功率损耗的优势显而易见,210尺寸的电池,若使用常规的5BB技术电流,在电池中横向流动的电阻损耗和互联条电阻损耗将大幅增加;若采用多主栅MBB设计则明显缩短了电流传输至主栅线的路径,电池的整体电阻值降低且分布更加均匀。组件层面在每根互联条焊带上流过的电流也会相应降低,从而减少焊带上的阻抗损失。其次,多主栅拥有更多的电流搜集路径,使得组件的抗隐裂能力显著增强。此外,从光学方面多主栅技术采用圆形焊带在焊带遮挡区域各个角度下的光学利用率均达到75%左右,使得210组件在实现高功率的同时能够获得更高的单瓦实际发电能力。210尺寸与更多技术应用结合能够将系统效果发挥到极致,而必要的技术方面已经开始实现:2020年6月18日,第一块210mm+叠瓦组件下线:中环股份下属子公司环晟光伏(江苏)有限公司成功下线首块G12高效叠瓦组件。预示着结合不同技术创造功率高峰不是纸上谈兵,210能够做到更大的提升空间,达到更高的产品性能。
210组件可实现全场景应用,目前行业里发布的210组件,一共有5款尺寸,从400W到660W,分别用于不同的细分市场。210产品的550W、600W以及660W,都是为大型地面电站设计的产品,注重对度电成本的控制。
以天合光能将在济南发布“至尊小金刚”系列组件为例,该产品沿用210mm大硅片技术和三分片设计,最高功率405W,可以为分布式光伏市场使用。在分布式,工商业分布式,常规地面电站,农光、渔光项目,不同项目的客户需求痛点也各不相同。而对于每一种细分市场,210组件都有不同的产品来解决这些项目的痛点,从而创造客户价值。400W、500W组件灵活易配,应对屋顶分布式项目;550W、600W组件通过高功率低电压的特性,应对各种类型的大型电站项目,显著降低系统造价。根据对使用210的 400W小组件的户用分布式案例分析,装机容量较158/166组件可分别高12%/10%。对装机容量固定的工商业分布式,495W的210组件通过节省支架、线缆等,可实现 BOS成本相比158/166组件分别降低0.073/0.036元/W。