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实证数据!PERC组件的产品价值到底体现在哪?

放大字体  缩小字体 光伏产业网讯 发布日期:2018-08-08  来源:智汇光伏  浏览次数:244
核心提示:单晶PERC在常规单晶基础上加入了背面钝化膜,减少了电池背面电子和空穴的复合;显著提高了对1000~1200nm波段近红外光的利用率,因此显著提高了电池效率,目前领先企业5栅PERC电池量产效率可达~22%,60片电池的组件常规封装即可实现310W功率。
   概述

  单晶PERC在常规单晶基础上加入了背面钝化膜,减少了电池背面电子和空穴的复合;显著提高了对1000~1200nm波段近红外光的利用率,因此显著提高了电池效率,目前领先企业5栅PERC电池量产效率可达~22%,60片电池的组件常规封装即可实现310W功率。

  在电池效率提高的同时,光伏组件可获得:

  ①弱光发电能力提高

  ②功率温度系数值降低

  ③工作温度降低,因此具有更佳的发电表现,其中弱光发电能力提高又可带来:

  A. 低光强时组件相对转换效率提高

  B. PERC组件对近红外光转换效率更高

  本文会结合小系统与模拟做一些细节讨论。尤其需要注意的是,组件的衰减对发电的结果有很大的影响,不同企业在PERC组件的光衰控制水平上有所不同,因此实证结果宜结合组件衰减情况一起考虑。初始光衰控制不好的产品在单Wp发电能力上甚至会低于常规组件。

  二

  单块组件的发电实证

  使用IV多通道测试仪可以方便的测试单块组件的发电情况,测试原理与组串逆变器类似,根据每分钟的功率得到组件的直流侧发电量,数据的参考价值优于使用微型逆变器。以下实证即采用IV多通道测试仪(Daystar MT-3200)研究了295Wp单晶PERC组件与270Wp常规组件的发电能力,每种组件各两块接入不同通道(相互对照可确保数据可靠性)。发电量取两块组件的平均值,单Wp发电能力采用实测功率进行计算。

  单晶PERC组件来自隆基乐叶,为低光衰产品,承诺首年衰减低于2%,避免了实证中PERC组件光衰过高的风险。

  以下为晴朗天气下两种组件单日(2017年9月18日)功率输出情况(W/Wp)的对比,统计时间为8:00~16:00,因现场空间有限,该时间段以外存在前后排的阴影遮挡。可发现单晶PERC全天内单Wp功率输出均高于常规组件,早8点~9点,下午15~16点发电增益4~5%,10~14点发电增益2~3%,全天平均增益3.2%,如无阵列遮挡的话预计早、晚的发电增益会更高。该结果明显体现出两种组件在弱光下的发电差异,而温度相关因素导致的中午与早晚发电差异在泰州这样的地区相较下不明显。这种早晚发电增益高的特性使得单晶PERC组件在匹配逆变器方面无需与常规组件区别处理。

  18年6月的整月的发电情况可以体现出类似的结果,月均增益3.65%。在阴天、雨天,由于光强较弱且光谱中红外占比提高,单晶PERC组件的发电增益可达5%左右,且体现出辐照值越低,发电增益越高的趋势。

  2017年9月至2018年6月10个月的统计中,单晶PERC组件所体现出的发电增益与单日、单月的增益基本一致,多发电优势非常稳定,印证该组件没有发生明显的衰减。

  三

  三亚小型并网系统全年发电结果

  中国电器院的三亚海洋性气候实证基地的实证结果自之前的两篇报道后,也于2017年9月底完成了 1年的实证,全年的发电统计如下,隆基乐叶低衰单晶PERC组件相对常规组件①增益4.07%,相对常规组件②增益2.93%,两种常规组件来自不同的一线制造商。所有组件在投样前均在第三方机构测试了初始功率并采用该功率值计算比发电量,保障了公平性。

  1年期的实证结束后,中国电器院对组件功率再次进行了测试以评估组件衰减,组件实际曝晒时间约14个月,位于海洋性气候区域,同时对组件可靠性有很大考验,隆基乐叶单晶PERC组件由于抗光衰优势,实际衰减1.99%,较常规组件明显具备优势。假定组件衰减均为线性,则扣除低衰减优势后,该单晶PERC组件的发电增益约2.5~3%。

  组件工作温度的情况统计如下(使用了6个温度采集点),平均温度为在全天发电中占比高的10:00~14:00时段的组件平均温度,最高温为当月每日最高温度的均值,结果显示,单晶PERC组件平均工作温度比常规组件低接近2℃,最高温度差的均值高于2.5℃。

  四

  PVsyst发电模拟结果对比

  TÜV莱茵的质胜中国评比为我们提供了公平的发电模拟对比,因参赛组件的Panfile均由TÜV莱茵测试,而测试的组件也由其从产线上抽取。结果显示,单晶组第一名相比常规组第一名多发电1.8%左右,模拟结果相对实证结果略有低估。

  笔者使用PVsyst模拟了单晶PERC组件与常规组件的晴朗天气下的日发电情况 (4月1日),增益曲线与第1部分的泰州实证数据相似,全天的发电增益为1.5%,同样低于实证结果。

  PVsyst软件已经考虑到了不同组件的功率温度系数与低辐照下相对转换效率的差异,因此模拟结果低于实证结果的原因应为两方面:

  1. PVsyst模拟结果无法体现出单晶PERC组件在红外波段的发电优势。

  2. PVsyst内置的组件工作温度模型低估了单晶PERC组件与常规组件的工作温度差。以下右图展示了模拟的晴朗天气下三亚单日工作温度情况,模拟的工作温度差~0.3℃。

  五

  单晶PERC组件的产品价值

  如下表条件下,设定BOS成本分别为2.3元/W(单晶PERC 310W)和2.5元/W(常规275W),考虑低衰单晶PERC组件相对常规组件多发电3%。计算得全投资收益8.4%时,单晶PERC组件可多卖0.43元/W,扣除BOS成本差后,得到的0.23元/W就是单晶PERC组件多发电与用地节省带来的产品价值。

  单晶PERC组件的更高功率与更多发电均可以节省度电系统投资,而光伏系统投资中组件以外的土地成本、人力成本、设备成本等已很难有下降空间,因此未来随着组件成本下降,单晶PERC组件所节省的系统成本将显得越发明显,PERC产品将成为市场主力。

 
 
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