近日,国家光储实证实验平台(大庆基地)发布其2024年的《实证实验成果》。该基地位于大庆市,维度46°10’,年平均温度5.2℃,是个典型的高维度、低温度的基地。大庆基地目前已建成一、二、三期,其中:一期项目2022年1月开始实证,二期项目2024年7月全容量投产,三期项目2025年1月开始实证。二期开始有多家HJT纳入实证范围,三期开始有多家BC(包括隆基HPBC及爱旭ABC两家企业)纳入实证范围。
关于大庆基地2024年实证实验成果,摘要并点评如下:
一、与电池组件技术相关的实证结果
(1)PERC、TOPCon、HJT、BC组件的功率温度系数分别为:-0.36%/℃、-0.29%/℃、-0.24%/℃、-0.25%/℃。
图 1 PERC、TOPCon、HJT、BC四种电池组件技术的功率温度系数
(2)PERC、TOPCon、HJT、BC组件的双面率分别为70%、79%、86%、59%。
图 2 PERC、TOPCon、HJT、BC四种电池组件技术的双面率
对比BC组件两大生产企业(隆基HPBC、爱旭ABC)的官网产品规格书,隆基产品说明书中提及HPBC的双面率高达70-75%,而爱旭则对ABC的双面率闭口不提。我们不难发现,大庆基地实证BC组件的双面率,似乎是略低于隆基产品说明书中所给出的数值的。
图 3 隆基绿能Hi-MO 9和Hi-MO X10产品说明书中对双面率的说明(双面率=75%和70%)
图 4 爱旭黑洞系列3代双玻组件产品中没有提及双面率指标(双面率=?)
图 5 根据实证报告的表述,似乎组件厂商事先是知道BC组件的双面率只有58%
(3)在正常温度下,TOPCon组件相比PERC组件的发电量优势明显(有3%左右)。在10℃以上时,BC组件相比PERC组件的发电量优势小于0.5%;在5℃以下时,BC组件相比PERC组件的发电量有0.5-1%左右的劣势,到了-10℃以下时BC组件的发电量劣势达5%。
之所以BC组件相比PERC组件几乎没有任何发电量优势,原因是:
a)BC组件的双面率比PERC低11个百分点,故而BC组件的背面发电量比PERC组件低很多。在温度极寒的冬季,雪地的反射率很高,故而BC组件相比PERC组件因双面率劣势导致的发电量劣势被显著放大。
b)BC组件的温度系数绝对值比PERC组件低0.11%/℃,在温度较高的情况下BC组件有发电量增益,在温度较低的情况下BC组件有发电量劣势。
c)综合双面率、温度系数两个因素,于是出现了与实证数据相吻合的情况:BC组件在高温情况下有一定发电量优势但因被双面率劣势所抵消故而并不十分明显;在低温情况下BC组件存在“低温度系数+低双面率”的双重劣势;在极低温情况下,常伴随下雪天气,而雪地反射率极高,BC组件“低温度系数+低双面率”双重劣势导致的发电量劣势被进一步放大。
图 6 在不同温度下TOPCon、BC组件与PERC组件的发电量差异
二、与逆变器相关的实证结果
(1)在逆变器效率方面,各组串式逆变器厂商参差不齐。集散式、集中式逆变器的效率均较高可达98.5%以上,且国产IGBT不劣于进口产品。
图 7 各逆变器的效率水平
(2)温度对逆变器效率的影响忽略不计。
(3)组串式逆变器,在10%左右负载水平下的效率表现不佳(总体效率表现优异的厂商C在这一水平效率也是低的)。集中式逆变器在10%左右负载下的效率与20%以上几乎没有差异,这是解释集中式逆变器效率相比组串式优势的重要原因。从实证数据中,至少有一点可以肯定:组串式逆变器比集中式逆变器没有任何效率上的优势。
图 8 各负载率下不同逆变器的效率水平
三、与支架相关的实证结果
(1)跟踪支架对发电量的增益是明显的,但需要付出额外的成本。不带倾角的平单轴支架,发电量与固调支架相近,但成本高很多。大角度的斜单轴虽然相比双轴产品发电量略低,但可靠性要高很多,成本也会较低;大角度斜单轴相比最佳倾角的发电量增益是非常显著的。
图 9 不同类型跟踪支架的发电量差异
(2)在雪天,低角度的平单轴支架容易积雪,发电量由此较低。
图 10 不同天气、不同支架类型的发电量表现对比
(3)跟踪支架,其发电量在早晚时段显著高于最佳倾角,中午发电量则偏低,由此可以在电力交易中获得明显的电价优势。
图 11 不同支架类型的典型发电功率曲线
四、与天气相关的实证结果
(1)实际辐照数据与SolarGIS数据较为接近,偏差值为1.8%,与Meteonorm7.2、NASA商业气象数据偏差5.0%、3.4%。NASA、SolarGIS数据偏高、Meteonorm7.2数据较为保守(偏低)。
图 12 各家商业辐照数据与实测值的差异对比
(2)最佳倾角为45℃,与维度基本一致。最佳倾角的各月辐照相对均匀。
图 13 大庆基地的最佳倾角及最佳倾角辐照量的各月数值
(3)200W/m2以下的弱光时段占辐照量比例只有7%。
图 14 弱光时段辐照量占比
(4)最佳倾角铺设方式下,背面辐照占比约13.5%。其中,受下雪因素影响,每年11-3月的地面反射率极高。
图 15 最佳倾角铺设下的背面辐照占比约13.5%
图 16 冬季下雪导致背面辐照占比较高
(5)2024年实测全年平均光谱与AM1.5标准光谱完全吻合。
(6)三年平均气温5.5℃,3年平均极高温度为33.3℃,极低温度为-29.5℃。
图 17 大庆是典型的低温光伏项目
(7)2022-2024年,25℃以下的时段占全年发电时长比例高达85%。由此,这一环境对于温升系数绝对值较低的产品较为不利。但考虑到,发电时长占比≠发电量占比,且环境温度≠组件工作温度,故而实际组件工作温度低于25℃的时段的累计辐照强度占比,并没有85%这么高。
图 18 大庆的低温环境不利于温度系数较低的电池技术