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硅片、電池、組件、支架 未來(lái)LCOE優(yōu)化重點(diǎn)

欄目:行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2021-01-08
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提升發(fā)電量的方法多、空間大,已成為平價(jià)時(shí)代的貢獻(xiàn)主力。

雙面:性價(jià)比優(yōu)勢(shì)日益明顯,適用絕大部分地區(qū)

雙面組件即利用電站的地面反射光和折射光,在組件正背面實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)電,通常能提高單位面積的發(fā)電量10%以上(視具體地形)。目前,處于穩(wěn)定性和實(shí)證效果考慮,雙面組件主要采用雙玻結(jié)構(gòu),即將3.2mm玻璃+有機(jī)背板均換成兩塊2.0mm的玻璃。從初始投資來(lái)看,雙玻系統(tǒng)的成本比常規(guī)單面要高0.15元/W,主要集中在組件、支架和人工成本上。

發(fā)電側(cè),雙面組件的增益取決于地形對(duì)光的反射情況,如在雪地則能實(shí)現(xiàn)20%以上的增益,因此日本、北歐等地區(qū)尤其青睞雙面組件,而在草地增益約為8%。光伏組件經(jīng)過(guò)多年的降價(jià),其成本占比也快速下降;而由于組件效率的提升,且雙面發(fā)電量增益按比例放大特性,因此雙面帶來(lái)的絕對(duì)增益在增大;根據(jù)我們的測(cè)算,最低等級(jí)的8%發(fā)電量增益即可實(shí)現(xiàn)比常規(guī)更低的LCOE和IRR,這意味著絕大部分環(huán)境的地面電站目前采用雙玻組件已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)LCOE的降低和收益率的提高。

長(zhǎng)期看,一方面隨著薄玻璃的生產(chǎn)工藝日趨成熟,各大龍頭也持續(xù)提高薄玻璃產(chǎn)能占比,預(yù)計(jì)薄玻璃的溢價(jià)會(huì)逐步消除,即雙玻組件相比常規(guī)組件的溢價(jià)將會(huì)繼續(xù)收斂;另一方面,隨著雙玻組件的規(guī)?;统墒旎?,在組件生產(chǎn)、搬運(yùn)、安裝和設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)成本仍將繼續(xù)下降。我們認(rèn)為,雙面組件將加速滲透,并在兩三年內(nèi)成為地面電站的標(biāo)配選擇,以及部分資源較好的分布式電站選擇。

雙面+跟蹤:1+1>2,地面電站標(biāo)準(zhǔn)解決方案

由于大多數(shù)時(shí)候太陽(yáng)光并非直射組件表面,因此組件并未持續(xù)處在最大功率點(diǎn)工作;而跟蹤支架的作用就是讓組件跟隨太陽(yáng)角度轉(zhuǎn)動(dòng),增加單位面積的高輻照強(qiáng)度的持續(xù)時(shí)間,從而提高發(fā)電量。從支架類型看,除了主流的固定支架,還有固定可調(diào)、單軸跟蹤和雙軸跟蹤支架;固定可調(diào)支架一般只在一年調(diào)整1-2次,效果較差;而單軸跟蹤和雙軸跟蹤支架跟隨陽(yáng)光實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),為真正的跟蹤支架。

單軸跟蹤系統(tǒng)的裝機(jī)成本增加約0.37元/W,主要來(lái)源于支架成本的增加。此外,由于跟蹤支架對(duì)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性、算法要求更高,電機(jī)電控零部件更換周期更短,預(yù)計(jì)還增加少量運(yùn)維成本。

根據(jù)我們的測(cè)算,中性假設(shè)發(fā)電量增加15%,運(yùn)維成本增加10%,單面跟蹤系統(tǒng)(LCOE=0.399元/kWh,IRR=7.44%)性價(jià)比略低于常規(guī)系統(tǒng)(LCOE=0.394元/kWh,IRR=8.11%)。這意味著,若僅采用跟蹤支架而不疊加其他高效技術(shù),則需要太陽(yáng)能資源好,且廠商運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)非常豐富,技術(shù)成熟才具備性價(jià)比。

雙面+跟蹤系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯。雙面是組件技術(shù),跟蹤是系統(tǒng)技術(shù),兩者可疊加;但兩者并不是簡(jiǎn)單的相加,其原理是發(fā)電量增益的乘法關(guān)系,最多可增加發(fā)電量30%-40%。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),三個(gè)項(xiàng)目夏季增益在35%以上,冬季增加15%以上。

疊加雙面后,系統(tǒng)全年增加發(fā)電量30%,我們測(cè)算的系統(tǒng)LCOE=0.367,相比常規(guī)系統(tǒng)度電成本下降7%;IRR=11.01%,相比常規(guī)提高2.9pct,顯著縮短資金回收期。

跟蹤支架成本仍有下降空間。1)鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。根據(jù)中信博關(guān)于“天智”系列跟蹤系統(tǒng)的介紹,1MW樁基僅需211根鋼材,其立柱數(shù)量相對(duì)于一般跟蹤系統(tǒng)減少40%以上,極大地降低了土建工程的成本;2)系統(tǒng)布局的優(yōu)化。如采用貼合地形、直流組串供電等技術(shù)進(jìn)一步節(jié)省系統(tǒng)成本。

此外,領(lǐng)跑者計(jì)劃作為技術(shù)風(fēng)向標(biāo),對(duì)技術(shù)路線有一定提前參考意義,跟蹤系統(tǒng)已有所體現(xiàn)。領(lǐng)跑者計(jì)劃歷史共有三期。2015年6月,山西大同采煤沉陷區(qū)作為首個(gè)光伏領(lǐng)跑者基地,規(guī)模1GW;2016年5月,內(nèi)蒙古包頭等八個(gè)基地獲批為第二批領(lǐng)跑者基地,規(guī)模5.5GW;2017年9月,第三批領(lǐng)跑者計(jì)劃出爐,包括10個(gè)應(yīng)用領(lǐng)跑者基地和3個(gè)技術(shù)領(lǐng)跑者基地,規(guī)模6.5GW。由于對(duì)效率的門(mén)檻和電價(jià)的競(jìng)標(biāo)要求,領(lǐng)跑者基地以單晶、PERC、雙面、異質(zhì)結(jié)、跟蹤系統(tǒng)等為代表的高效技術(shù)應(yīng)用比例遠(yuǎn)高于市場(chǎng),也為高效技術(shù)規(guī)?;峁┝朔趸耐寥溃蔀榧夹g(shù)風(fēng)向標(biāo)。


      硅片技術(shù)上,第一期即以單晶為主,市場(chǎng)后續(xù)印證。2015年首批領(lǐng)跑者的單晶占比約為60%,而彼時(shí)全球單晶市占率不到30%;后續(xù)兩批單晶占比持續(xù)提高至接近90%,從結(jié)果上看全球單晶占比也快速提高到2019年的60%+。究其原因,雖然金剛線技術(shù)的橫空出世對(duì)單晶革命至關(guān)重要,但超過(guò)10GW的高效需求對(duì)單晶的規(guī)?;约半娬緦?shí)證反饋實(shí)現(xiàn)的高溢價(jià)亦不可忽視。

電池技術(shù)上再次領(lǐng)先市場(chǎng)。2016年并網(wǎng)的首批項(xiàng)目單晶PERC比例已達(dá)到21%,2018-2019年并網(wǎng)的第三批則基本成為標(biāo)配,同時(shí)還出現(xiàn)不小規(guī)模的N型技術(shù);而從全市場(chǎng)來(lái)看,PERC產(chǎn)能于2018年起逐步釋放,并與2019Q3完成技術(shù)替代,領(lǐng)跑者計(jì)劃再次領(lǐng)先。



組件技術(shù)上,雙面組件逐步獲得溢價(jià)認(rèn)可。前兩批領(lǐng)跑者更注重硅片和電池環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新,推動(dòng)了單晶和PERC的規(guī)?;?;第三批領(lǐng)跑者的一個(gè)特點(diǎn)在于雙面組件的占比超過(guò)50%,而彼時(shí)市場(chǎng)雙面占比約為10%。經(jīng)過(guò)兩年驗(yàn)證和雙玻組件的成熟,目前雙玻滲透率正加速提高;我們預(yù)計(jì)2020年雙玻占比將達(dá)到20%,并在兩年內(nèi)快速提升至50%,五年內(nèi)提升至60%。

雙玻組件+跟蹤支架將成為下一個(gè)風(fēng)口。根據(jù)我們的不完全統(tǒng)計(jì),第三期國(guó)電投、中廣核、華能中標(biāo)的多個(gè)基地子項(xiàng)目均采用了平單軸跟蹤支架+雙面的技術(shù)方案,其中內(nèi)蒙古昭君項(xiàng)目中標(biāo)電價(jià)低至0.27元/kWh,低于當(dāng)?shù)孛摿蛎荷暇W(wǎng)電價(jià)(0.29元/kWh),實(shí)現(xiàn)低價(jià)上網(wǎng)。根據(jù)中信博周石俊總的公開(kāi)分享發(fā)言,跟蹤系統(tǒng)從第一批的不認(rèn)可,到第二批的小規(guī)模應(yīng)用,再到第三批的30%左右的占比,也充分證明了跟蹤技術(shù)在平價(jià)上網(wǎng)進(jìn)程中的重要地位。

雙面+跟蹤才能最大化發(fā)揮跟蹤的效果,隨著實(shí)證場(chǎng)景和數(shù)據(jù)增加,將成為未來(lái)光伏地面電站的標(biāo)配。以雙面為例,技術(shù)并非新概念,而2019年才迎來(lái)爆發(fā)的原因之一就在于過(guò)去背面的額外功率難以量化,直接導(dǎo)致投資者在計(jì)算投資收益時(shí)趨于保守,影響其性價(jià)比判斷。而對(duì)于跟蹤支架來(lái)說(shuō),其可靠的發(fā)電數(shù)據(jù)更少。考慮到新技術(shù)的市場(chǎng)接受節(jié)奏一般從性價(jià)比具備理論優(yōu)勢(shì)——少數(shù)項(xiàng)目率先試水(跟蹤支架當(dāng)前階段)——區(qū)域性類似項(xiàng)目大規(guī)模采用(雙面組件當(dāng)前階段)——全球大量項(xiàng)目采用——成為常規(guī)技術(shù),預(yù)計(jì)爆發(fā)時(shí)點(diǎn)相對(duì)雙面略晚。此外,跟蹤支架項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的豐富,穩(wěn)定性的提高,地面電站占比的持續(xù)提高,國(guó)內(nèi)投資者對(duì)其印象在逐步轉(zhuǎn)變都有助于其快速成長(zhǎng)。

總的來(lái)說(shuō),通過(guò)雙面+跟蹤系統(tǒng),光伏的平均度電成本能實(shí)現(xiàn)7%以上的降幅,項(xiàng)目IRR提升3pct,增益幅度在組件降價(jià)空間越來(lái)越小,項(xiàng)目IRR普遍只有8%-10%的地面電站建設(shè)背景下尤其明顯。同時(shí),隨著雙玻比例的提高,地面電站比例的提高,光伏公用事業(yè)屬性增強(qiáng),跟蹤支架系統(tǒng)正面臨一個(gè)絕佳的產(chǎn)業(yè)鏈同步配套機(jī)會(huì),光伏系統(tǒng)降本增效的大旗也將交到跟蹤支架手上,成為未來(lái)地面電站的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。

系統(tǒng)效率:組件、設(shè)計(jì)、EPC和運(yùn)維精細(xì)化程度需全面提高

系統(tǒng)效率(Performance ratio,簡(jiǎn)稱PR)指的是由于系統(tǒng)中存在電池老化、電流損耗、設(shè)備損耗、不匹配等因素使得系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量低于理論發(fā)電量,其實(shí)際輸入電網(wǎng)電力與理論發(fā)電量比值稱為系統(tǒng)效率,目前一般在80%-85%。

系統(tǒng)效率的影響因素較多,大致可以分為輻射度、直流電和交直流轉(zhuǎn)換三個(gè)損失環(huán)節(jié)。輻射度部分的損失優(yōu)化主要涉及到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)維環(huán)節(jié),如提高系統(tǒng)匹配度,降低陰影塵埃;直流電部分的損失減少主要涉及組件和逆變器的性能,低衰減、低溫升、高一致性組件,以及最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)更優(yōu)秀的逆變器能夠有所改善,這對(duì)EPC廠商的設(shè)備選型提高了要求,優(yōu)質(zhì)組件供應(yīng)商也更受益;交直流轉(zhuǎn)換則主要是逆變器的損失,目前轉(zhuǎn)換效率一般在98%以上。

因此,系統(tǒng)效率的提升手段較多,而一味的提高系統(tǒng)效率有可能導(dǎo)致發(fā)電量下降(如遮擋增加)和成本的上升(如增加額外不必要的線纜成本等),因此后續(xù)提升空間整體有限。但提升PR降低LCOE也是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì),優(yōu)質(zhì)的組件供應(yīng)商、經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)院和EPC廠商將會(huì)更具競(jìng)爭(zhēng)力。

(文章來(lái)源:集邦新能源網(wǎng))