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23.8%n 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18%n 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 103~109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 1011~1013 1014 ~1017 单晶纯净度更高5 氧浓度 2~10×1017 0.5~6×1017 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 0.4%~0.41% 0.43%~0.45% 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0.36%~0.47%n 2000年以前安装的单晶组件：年均衰减0.47%n 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0.4%B.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0.37%D.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0.53%F.1991年 青海通信单晶系统 年均衰减0.3%G.1994年 浙江宁波单晶光伏电站 21年总衰减13.1%H.1995年 云南户用单晶系统 年均衰减0.38%I.1997年 德国慕尼黑兆瓦级单晶屋顶 年均衰减0.4%A 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0.41%n 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 1.80%400 17.02% 0.3974 0.3921 1.35%500 21.28% 0.5081 0.4997 1.65%600 21.28% 0.6005 0.5937 1.14%700 19.86% 0.7027 0.6935 1.31%800 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80%5. 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