分布式组件选型策略

分布式光伏的组件选型策略日期2016-9-22 www.lerri.com 分布式市场现状PART 011 根据国家“十三五”光伏发展总体规划，分布式光伏将于地面集中式平分秋色，从2015年开始，屋顶分布式光伏发展不设限制，市场潜力巨大，从欧美光伏发展历程来看，分布式是光伏发展的未来。 数据来源能源局2016年第一季度光伏发电建设和运行信息简况、太阳能利用“十三五”发展规划（征求意见稿）、CPIA 截止2016年Q1分布式光伏区域分情况（单位万千瓦）截止2016年Q1分布式光伏装机容量排序（单位万千瓦） 分布式装机并网现状n 截止2016年第一季度，全国分布式光伏累计装机量为7.02GW，其中浙江和江苏累计装机量超过1GW ，华东地区装机量占全国一半以上51；n 截止2016年上半年，预计全国新增装机量20GW，其中分布式2GW左右；n 根据国家电网公司，截止2015年底，累计受理申请光伏并网户数23360户，累计受理容量5.75GW，累计并网户数20312户，累计并网容量4.73GW。 数据来源能源局 浙江衢州金屋顶光伏富民工程n 浙江衢州市政府下发衢州市金屋顶光伏富民工程，“十三五”期间计划在421万平方米的屋顶上实施金屋顶光伏工程。n 其中江山市“十三五”期间金屋顶光伏项目达176MW，目前已与三家企业达成70MW的光伏屋顶项目合作。n 常山县“十三五”期间金屋顶光伏项目预计440MW，2016年计划完成12MW。 数据来源能源局，其中2016年全年分布式装机以第一季度220MW的新增为基础预估。 太阳能利用“十三五”发展规划（征求意见稿） （单位MW） 分布式光伏形式多样，应用环境多变，组件类型的选择至关重要。 分布式光伏的组件选型关键因素分布式调研显示，对于组件的选型因素，排在前三位的分别是质量、价格、稳定性，其次是品牌和发电量。 质 量稳定性 价 格发电量售后 美 观品 牌 应用环境广泛建设面积有限 投资回报趋于民众化性 价 比可 靠 稳 定集 约 性 美 观分布式光伏的组件选型关键因素 组 件 选 型 关 键 因 素PART 022 可靠稳定 产业化的光伏组件主要分为晶硅组件和薄膜组件，其中晶硅组件在全球市场份额占比在95以上，薄膜组件因其转换效率低、成本不具备竞争力，应用相对较少。n 常规组件转换效率16-18，最高23.8n 近期均价0.48美元/wn 初始原料来自地壳含量丰富的硅矿n 量产企业众多，主流组件企业晶硅组件薄膜 组件 n 常规组件转换效率13-16.3，最高18n 近期均价0.51美元/wn 初始原料来自稀有元素（碲、镉、镓、硒等）n 量产仅First Solar、汉能等少数企业数据来源PV insights 可靠性保障长晶工艺从根本上决定了组件性能差异 序号 单晶 多晶 差异1 晶体结构 全部原子有序排列 局部原子有序排列 多晶存在大量晶界2 原料 纯度要求高 普通原料 单晶品质更好 3 位错 基本无位错 103109位错沿生长方向增加 单晶保持至少3个数量级优势4 铁杂质 10111013 1014 1017 单晶纯净度更高5 氧浓度 2101017 0.561017 普通单晶氧含量较高，先进企业已掌握控氧工艺6 少子寿命 高 低 单晶少子寿命较高 7 初始衰减 1-3，可恢复 0.4-3，不可恢复 部分单晶LID快于多晶，但可控制8 弱光性 较好 普通 光强越低，单晶表现越好9 温度系数 0.40.41 0.430.45 单晶略小10 长期衰减 25年功率保证83.8 25年功率保证80 单晶比多晶功率保证高3.8 11 运行温度 较低 普通 单晶平均工作温度比多晶低12 机械性能 抗破坏性强，可减薄提升柔性 抗破坏性能弱 单晶碎片率低，不易隐裂13 一致性 功率、颜色一致性好 普通 单晶组件MPPT跟踪更准确 可靠性保障在组件封装BOM品质之外，硅片的选择有重要影响 可靠性保障优化组件选型，采用长期衰减率更低的组件美国国家可再生能源实验室（NREL）研究40年数据证实单晶组件年均衰减0.360.47n 2000年以前安装的单晶组件年均衰减0.47n 2000年以后安装的单晶组件年均衰减0.36 中国、欧洲、美国、日本均有大量案例证实，单晶组件已经历过25年以上实际验证可靠性保障 优化组件选型，采用长期衰减率更低的组件 A. 1982年 瑞士10KW单晶系统 年均衰减0.4B.1983年 日本奈良单晶光伏电站 至今无质量瑕疵C.1983年 兰州10KW单晶系统 年均衰减0.37D.1984年 美国加州1MW荒漠单晶电站 至今仍稳定运营E.1986年 云南石屏 民用单晶系统 年均衰减0.53F.1991年 青海通信单晶系统 年均衰减0.3G.1994年 浙江宁波单晶光伏电站 21年总衰减13.1H.1995年 云南户用单晶系统 年均衰减0.38I.1997年 德国慕尼黑兆瓦级单晶屋顶 年均衰减0.4A B CD E FG H I 可靠性保障光伏衰减主要是由于杂质、高温等引起的n 特殊处理的创新PERC电池，LID比常规单晶低30，比多晶低25 n 常规氧含量较高，硼氧复合引起短期LID上升，6个月可恢复 n 硼氧复合诱发初始LID程度较低n 单晶硅片无晶界，且采用金刚线切割，内部和 表面Cu杂质含量极低n 长期衰减较低 n 晶界和表面Cu杂质含量高n Cu杂质引起长期衰减，无法自然恢复n 转换效率高，温度上升幅度小n 高温功率损失较小n 低温下可恢复 n 转换效率低，温度上升幅度高n 高温功率损失较大n 低温下可恢复n 硅片品质均匀，无此现象 n 多晶铸锭顶部、底部位置生产的硅片品质不均，引起短期快速衰减光伏组件衰减机理 B-O复合诱发初始光衰铜杂质诱发长期衰减Sponge（海绵体） LID高温衰减 MONO MULTIDegradation Hi-MO1 可靠性保障乐叶光伏全新低衰减单晶组件Hi-MO 1将于2016年底实现量产，初始光衰比多晶低30，比常规单晶低50 n 降低单晶LID的主要措施 降低硅片氧含量（工信部准入条件为16ppma，隆基股份量产15ppma以下，研发13ppma以下，最低5ppma） 电池端采用退火工艺 采用特殊工艺以减少硼氧复合产生的LID效应n N型单晶电池可实现零LID，而且N型比P型的转换效率更高 60型组件主流功率路线图（单位Wp）可靠性保障 Hi-MO 1在输出功率方面显著领先于多晶组件和常规单晶组件，以更高的效率实现更经济的发电收益 2016 2017 2018 2019 2020255265275285295305315325 335345 多晶组件 常规单晶组件 Hi-MO1 单晶组件260 270 280 285 290275 285 295 315 325290 300 310 330 340 可靠性保障选择机械强度更好的硅材料，可以降低隐裂率，降低功率衰减完整一体晶格结构的单晶材料具有天然的抗隐裂优势 玻璃 玻璃表面采用闭孔结构的纳米涂层提高了组件的可靠性和抗污性能 可靠的质量，高透明度 优异的抗划伤性能EVA 质量可靠，高透明度 优异的抗PID和抗UV老化性能背板 双面含氟背板，良好的抗UV老化性能，较低的水汽透过率，确保了组件性能在恶劣环境下的稳定性铝框 一流的表面处理工艺、较高的线密度确保了组件优异的抗腐蚀性能和机械强度接线盒 一流的二极管供应商，有效的减少组件热斑发生的概率，并采用灌封式接线盒设计，保证了良好的密封性 可靠性保障对于组件本身，除了晶硅材料，还有玻璃、EVA、背板、铝边框、接线盒等，对于组件可靠性产生影响，乐叶光伏基于技术优势，将为客户优选BOM清单 未来五年效率提升仍旧依赖单晶技术 提升转换效率硅片、电池、组件技术创新保障实现组件成本大幅降低n 更快的长晶速度n 更大的投料容量n 更快更薄、更高品质的硅片n 特殊处理工艺大幅降低电池LIDn PERC电池已开始量产n 电池转换率每年提升0.5个百分点 n 3年后N型电池量产，效率再次突破n 硅片/电池采购成本下降n 创新封装工艺，降低CTM损失和长期衰减损失n 实际功率提升，降低单位瓦数的玻璃、铝材、背板、EVA用量和单位人工、能耗、折旧成本 n 降低组件成本举措的核心是技术创新，保障长期可靠品质n 2020年，组件成本将在当前水平上降低25 提高每瓦发电量单晶组件实际工作温度更低，高温下功率损失较少n 温度系数工作温度比标准温度每上升1℃，组件输出功率降低0.41n 光能转换单晶组件光电转换效率高，晶体杂质少，光热转换相对就少，将更多光能转换为电能，组件温度上升缓慢，高温下功率损失少。 n 单多晶组件温度差冬季3-5℃，夏季8-12 ℃ 辐照度 占比 单晶 多晶 差异300 14.89 0.2925 0.2873 1.80400 17.02 0.3974 0.3921 1.35500 21.28 0.5081 0.4997 1.65600 21.28 0.6005 0.5937 1.14700 19.86 0.7027 0.6935 1.31800 5.67 0.8440 0.8360 0.95 结论270W单晶光谱响应特性优于260W多晶，在不同辐照度下单晶比多晶单瓦发电量高约加权平均值1.41；且辐照度低于500W/m2时差异明显，单晶的弱光性能优于多晶。 提高每瓦发电量单晶的低辐照度表现更佳 试验方案采用在组件置于户外条件下进行IV曲线测试，测得组件在户外条件下不同辐照度的实际输出功率。 组件选取采用同厂家、同BOM材料、同生产条件的单晶270W、多晶260W组件（其中电池也为同一厂家生产）各3块进行对比。 数据选取选取不同辐照度下的单、多晶组 件实时输出功率，并标准化到每瓦安装量对应的输出功率。 数据采集周期2014年9月24日2015年1月4日。 试验简介 试验数据单瓦对应功率输出 25年线性功率质保单晶常规83.8 单晶Hi-MO1 84.8 多晶80.0提高每瓦发电量单晶比多晶25年功率保证多3.8，实测数据每瓦发电量高5左右 中电投青海电站4.77 阳光能源格尔木电站5.12中山大学太阳能研究所5.7 浙江大学硅材料重点实验室7中卫、同心两座电站6.52 青岛隆盛光伏车棚6.6 实测数据地点相同、其他设备相同、建设条件相同，每瓦单晶比多晶发电量高出多少 集约性性价比PART 033 组 件 选 型 关 键 因 素 集约性同面积下单晶装机量比多晶高7.7，屋顶面积有限时这一优势更为重要 7.62m 3.35m多晶3.64千瓦（组件功率260W） 单块60片电池封装的组件，单晶比多晶功率平均高出20W 0.99m1.65m多晶功率255-270W1.65m0.99m 单晶功率270-290W 7.62m 3.35m单晶3.92千瓦（组件功率280W） 1 单体安装面积有限，安装量越多，收益越多2 考虑地方额外补贴，单晶收益优势更明显性价比测算单晶在分布式投资中具有更高的性价比 测算假设条件1. 工业屋顶，组件数量1000块（60型）2. 白天平均常规用电价格1元/度3. 每瓦平均每年发电1.15度4. 自用比例805. 余电售价0.43元/度 单晶 VS 多晶功率（W） 280（单） 260（多）组件（元/W） 差价 0.15BOS成本（元/W） 2.79 3.00年运维成本（元/W） 0.056 0.060装机容量（KW） 280.00 260.00初始投资成本（万元） 181.60 170.30每年运维成本（万元） 1.56 1.56年发电量（万度） 32.20 29.90年收入（万元） 38.83 36.06 年税前利润（万元） 37.27 34.50回收期（年） 4.87 4.94 3 组件价格下滑，BOS成本占比提高，使用单 晶节省更多的BOS成本，投资成本优势增大。 单晶多收益 55.48万78.78 万单晶 VS 多晶发电量相同 单晶多发电3初始投资高（万元） 11.30 11.30 年发电收益高（万元） 2.77 8 3.94 （11.4） 差额初始投资回收期（年） 4.07 2.87 补贴期限内单晶多收益（万元） 55.48 78.78 性价比测算单晶在分布式投资中具有更高的性价比 美观PART 044 组 件 选 型 关 键 因 素