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超高功率组件设计“九问”
  • 2021-04-30 21:02:23
  • 浏览:1439
  • 来自:摩尔光伏

  4月22日,由光伏材料与技术国家重点实验室、摩尔光伏主办,隆基参与协办的“2021PVTD第三届光伏电池组件发展趋势与可靠性技术研讨会”在北京举办,隆基乐叶高级产品经理李绍唐在会上做了《基于“度电成本”的超高功率组件产品价值分析》的报告,深入剖析超高功率组件设计的逻辑。

  一、如何看待组件尺寸与功率?

  从度电成本角度,需要考虑光伏电站生命周期内的总成本,以及生命周期内的总发电量。总成本主要包括光伏组件的制造成本,影响组件成本的因素有产业链制造成本、原材料的供给瓶颈、产品的标准化与通用性、组件的海运可行性与成本等。BOS成本方面主要包括光伏支架与基础,电缆、组串式逆变器/汇流箱、人工、土地、运输等。总发电量主要考虑组件的发电能力和可靠性。

  因此,从最终的度电成本来看,开发组件要考虑其综合价值,而非唯大是优。

  二、增大电池面积,降低BOS成本的逻辑是什么?

  在2018年下半年之前,光伏行业一直以提高电池效率从而提高电池功率为发展方向。此后,158.75mm尺寸的出现打开了尺寸变化的魔盒。值得思考的是尺寸变化对于BOS成本的价值。

  一定范围内通过增大电池面积降低BOS成本的逻辑在于:从156.75到158.75到166尺寸小幅提升,面积通过一些增效技术包括本身组件尺寸优化,组件效率有一定的提高。组件效率提升的关键原因在于电流提高带来单串功率的提升。同时,支架稍有变化,但在不改变组件配套设备的前提下,这些变化不影响组件的可靠性与支架的稳固性,因此最终摊薄了成本。

  M6的推出就是基于这一尺寸在原有长度与宽度上仅增加4-5%,可实现对原有产品的全场景替换。这一尺寸的推出降低了人工成本,单体支架的适度增大降低了支架与基础成本。M6尺寸对成本的降低还在于,这一尺寸利用了电池环节管式设备的余量,组件环节利用了玻璃宽度的余量。

  M6尺寸的产品立竿见影的在电池组件环节节省了成本,因此M6从应用场景和原材料供应都是具有长期生命力。

  三、光伏硅片与半导体硅片统一是合理的吗?

  半导体行业,硅片尺寸增大,硅片厚度也相应增加。例如从8英寸到12英寸,硅片厚度增加了约50微米。同样,应用到光伏行业的硅片增大,硅片厚度也会相应增加。例如现在166与182硅片的厚度是略有差别的。半导体产品采用芯片集成的方式,硅片增大并不影响产品质量。光伏组件采用电池封装的方式,如果光伏硅片尺寸变大,而厚度不增加,载荷能力势必受到影响。相对半导体芯片较短的使用周期,光伏组件要长得多,这对组件的可靠性要求更高。

  从另一个角度来说,光伏电池成本仅占系统成本的7%,而半导体芯片的成本占比大得多。光伏硅片变大会导致组件设计与系统设计的巨大变化。因而,光伏硅片不应与半导体硅片简单的统一。

  四、硅片越大组件成本越省吗?

  硅片变大主要是在电池环节有成本节省,但超出一定范围后硅片的长晶、切片成本上升明显,组件尺寸与电流过大也会带来组件端的成本上升,并非越大越省。

  五、海运中存在哪些问题?

  海运时,集装箱门高一般为2570mm~2580mm。考虑装卸余量与托盘高度推算,适合的高度应该在约1130mm。182组件设计基本在1133mm左右,是相当合理的尺寸。

  从包装方式来看,平装公认破损率比较高,这里不再赘述。立装存在倾倒的风向,防倒支架需要搭配数百公斤配重才可支撑立包装的超大组件,并不具有实用性,尺寸越大,重量也越大,安全风险相应越大,同时由于风致剪力也增大了隐裂的风险。

  六、热斑的出现主要受什么因素的影响?

  根据IEC的实验室测试条件可推算热斑的理论能量计算公式,由公式可知热斑既与电压有关,也与电流有关。组件功率越高热斑的风险也就越大,从300W到现在的540W,从第三方的测试结果来看热斑温度已接近安全限。

  七、组件设计改变,对接线盒带来哪些影响?

  

  随着组件尺寸的增大,接线盒的额定电流也增大,在156.5到166到182尺寸的组件均留有一定的设计余量。同时也避免了采用双二极管接线盒增加的风险。

  八、Hi-MO5组件有哪些优势?

  Hi-MO5组件采用了智能焊接技术。这一技术使用的焊带是一体式分段焊带,焊带既有可以最大化利用太阳光的三角段,也有可以实现电池超低应力密排的扁平段,从而实现了效率、可靠性、成本的最优。组件效率较常规多主栅产品再提升0.3%。

  经过验证,一体式分段焊带是一体成形的,此后经过退火消除应力,屈服强度低很多,简单折弯20次才会断裂,而整形后的圆焊带折弯7次就会断裂。小件封装来看,一体式分段焊带避免了圆焊带整形导致的小隐裂。因此,一体式分段焊带设计是做小间距是最可靠的设计。

  九、节省BOS成本,降低度电成本的根本是什么?

  隆基针对大型平地电站的3点边际条件测算BOS,结果表明进一步增大尺寸并无法节省BOS成本,效率才是关键因素。片面的追求串功率而走低电压、超大电流路线导致高损耗,是开行业倒车。

【责任编辑:sunnyz】
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关键字阅读: 超高功率组件
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