【CITPV】SWAN双面技术路线及发电量模拟和实证分析-晶科

Swan双面技术路线 及发电模拟和实证分析 目录 晶科简介01 03 02 04发电评估方法 Swan双面技术路线 双面实证分析 晶科简介 出货量 # 1 全球市 占 率 12.8% 可融资性 # 1 组件累计 出货量 40GW 电池效率世界 记录 24.58% 数据截止至 2018年 12月 31日 技术路线图 -电池效率 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 22.3% 23.5% 21.9% 21.7%21.2% 19.8%19.5% 19.3% 19.0% 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 • 电池 量产 效率年均增长 0.5%； • 从多晶到单晶，从全片到半片，从 156.75mm尺寸到 158.75mm尺寸，晶科能源始终引 领行业技术变革。 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 ~410W ~420W ~400W ~385W~360W ~330W~320W ~310W ~300W 技术路线图 -组件输出 功率 • 72版型组件 量产输出功率年均提升 10W 双面组件技术路线 常规电池：单面发电 双面电池：双面发电 正面 背面 +156mm 158mm 常规电池：单面发电 双面电池：双面发电 158.75mm大尺寸双面电池 +半片设计 I/2 I/2 Ploss=1/4 Ploss I Ploss= I2Rinternal • 大尺寸直角电池实现高功率和高转换效率 • 半 片设计有效降低双面组件电流，提升功 率输出和安全性能 双面组件技术路线 透明背板 玻璃 POE POE 玻璃 玻璃 双玻封装方式 玻璃 /透明 背板封装方式  透光性 91%  阻 水性良好  2.5mm 双玻 31.8kg (带框 )  2.0mm 双玻 26kg (带框 )  无框 /带框  适用于高温高湿地区  透光性 90%  呼吸性  23kg (带框 )  带框设计  轻质化 ,易于搬运  适用于高人工地区 双面组件技术路线 半片组件：最大功率为原来的 55.8% 全 片组件：最大功率为原来的 29.9% 遮挡 50%的情况 半片组件保持 50%的功率输出 全片组件功率输出为 0 双面组件采用半片设计减少阴影遮挡对组 件发电性能的影响 双面组件技术路线 75% 80% 85% 90% 95% 100% 25 35 45 55 65 75 功率百分比 工作温度 (℃ ) Jinko Half-cell Full-cell 最高温度系数差异 2.5% 发电功率提升 0.5% 晶科半片组件 全 片组件 双面组件采用半片设计：高温环境更高功率输出 双面组件技术路线 0 2 4 6 8 10 12 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 Im (A ) 双面组件 单 面组件 12hr 13hr Irradiance Relative efficiency (%) Monofacial Swan 800 100.29% 100.10% 600 99.74% 100.18% 400 98.51% 99.21% 200 95.66% 96.55% 双面组件较单面组件相比具备更优的弱光性能，因而在 早晨、傍晚或多云 天气 ， 较 单面组件具有 更高的实际 功率 。 备注： Relative efficiency= Pmpp(Irradiance) / ( Irradiance/1000*Pmpp(1000W·m2)) 双面组件技术路线  安装方式  有框  无框 1) 无框安装 : a) 固定支架 b) 跟踪支架夹具 2) 夹具 /安装孔 /用于框架设计的跟踪孔 3) 边框有两种设计，除了常规设计，新型 无 C边框可以用夹块 安装，提高双面组件的双面率；目前已完成开发，可实现量产 供货。 双面组件技术路线 透明背板双面优势  重量降低 25%（与带框双面双玻对比），降低安装组件的人工成本 15%  对于日本、欧洲等高人工地区，透明背板双面能够有效降低 LCOE，同 IRR下，透明背 板双面溢价最高可达 1 US cent. 1. 轻质 化设计，有效提升安装便捷性 2. 透明背板抗脏污性能优异，有效降低运维成本 3. 全自动化生产成可能，提升生产效率  透明背板双面生产产线与单面产线兼容，双玻组件需在 层叠 工序增加背面玻璃铺设 机  透明 背板双面层压时间与常规组件接近，双玻长 1.5min/腔  双 玻组件生产在层压前需人工铺设铝框，不带框双玻垫块需 人工放置。透明背板可实现全自动化生产 客户关注点 组件可靠性 双面 实证 双面发电增益值评估 组件可靠性  UV模拟： UV量 =总辐照量 *6%  30年组件正面 UV总量 ~3423.6KWh/m2  30年背板背面 UV总量 ~342KWh/m2 除雪地外，多数地面的 UV 反射率在 10%内  DH模拟（ Hallberg-Peck模型） 1 30*day AF测试当量 eRR t1u1*a 3 *t(1    TTKE u AF 加速因子）  加速因子  测试剂量 海南●海口 Rumax=87.7%RH Tumax=39.7℃  高湿热的海南海口， 30年组件承受 ~DH2877  TC加速模型（阿伦尼乌斯公式推导） e 27312731*b2 te* t△ T e△ T1 axax     TTAF MM（加速因子） 130*dayCyc AF（循环次数）  加速因子  测试剂量 西藏●拉萨 新疆●伊犁 Temax=59.95℃  高温差的新疆伊犁， 30年组件承受 ~TC545 封装材料 背板  高抗 PID  高耐湿热  影响寿命的关键材料  高耐 UV  高耐湿热  高耐磨损 POE 双面含氟透明背板  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久  无 酸性基团，分子链更 稳定  更 优的阻水性 组件可靠性  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久 玻璃 高透 EVA 电池 紫外截止 EVA 氟涂层 PET 透明 Tedlar 342kWhR~10% 地面  组件内部 UV剂量分布 （按西藏●拉萨 30年 UV辐照算） 3423KWh 1500KWh 15KWh PET层 1.75kWh 外层采用抗紫外的透明 PVF薄膜 紫 外透过率 ~0.5% 内层采用含氟涂层（厚度大于 10μm）或透明 PVF膜 紫外透过率 ~1% 中间层 PET， 30年接受 UV辐照量 20kWh PET与胶黏剂均经过抗紫外改性 双面含氟结构有效保护中间层 PET， 确保透明背板 30年优异的耐久性 组件可靠性  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 28 0 31 0 34 0 37 0 40 0 43 0 46 0 49 0 52 0 55 0 58 0 61 0 64 0 67 0 70 0 73 0 76 0 79 0 82 0 85 0 88 0 91 0 94 0 97 0 10 00 10 30 10 60 10 90 TPC透明背板 2.5mm玻璃 透光率 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 280 290 300 310 320 330 340 350 360 UV波段透过率  透明背板， 平均透光率 89%-90%，较玻璃（ 91%-92%）略低；紫外波段透光率 0.05%内，显著 低于玻璃 (~50%)，对背面封装材料 /背面电池保护作用更优 组件可靠性 晶科内部数据  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久 透明背板， 基于高耐水解透明 PET， DH3000/TC600/PCT60/UV360kWh等严苛老化后，拉伸强度保持在 100MPa以上，断裂延伸率保持在 60%以上，力学性能保持良好 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 拉伸强度 -TD/MPa 拉伸强度 -MD/MPa 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 断裂延伸率 -TD 断裂延伸率 -MD 组件可靠性 晶科内部数据  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久 透明背板 ， DH3000/TC600/PCT60/UV360kWh等严苛老化后 ，透光率保持在 87%以上，与封装材料的粘接 性良好 透光率 T% 80% 81% 82% 83% 84% 85% 86% 87% 88% 89% 90% 91% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 与 EVA剥离强度 -N/cm 与 POE剥离强度 -N/cm 组件可靠性 晶科内部数据  晶科 Swan组件， 采用 POE+双面含氟透明背板，保证产品可靠耐久 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0% 2.5% 3.0% 3.5% 4.0% 4.5% 5.0% 正面 背面 DH3000/TC600/PID192h等严苛老化后，正 /背面 Pmax衰减 4%内，可靠性优异 组件可靠性 晶科内部数据 客户关注点 组件可靠性 双面实证 双面发电增益值评估 双面发电增益评估 发电增益 双面因子 组件性能 背面辐照量 反射率 行距 安装高度 背面阴影遮挡 地面特性 电站设计 支架设计 背面发电量 正面 发电量 双面组件多发电量 单面组件发电量 发电增益 = 容配比 逆变器选型 双面发电增益评估 Sources: Helmholtz Alfred-Wegener Institut and the National Renewable Energy Laboratory (NREL) 地面反射率  地面的本征特制  受沾污、变质、老化等影响 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 发电增益 反射率 Pvsyst模拟发电增益与反射率关系 发电增益与反射率几乎成正比 模拟结果可能与实际情况有差异：地面反射率随 波长变化 、 随季节变化等 ， Pvsyst难以体现 模拟假设：固定安装，高度 1.2m， GCR： 0.4，海宁 实测发电增益 地址 ：晶科工厂 ， 浙江海宁， 30.3°N/ 120.4°E 固定倾斜角： 30° 支架高度：离地 1.2m 装机容量： 1.5kW/每排 发电 增益：同样条件下与单面组件相比较 *注：沙地比水泥地的 PR要高，沙地反射的黄光更有 利于发电增益 透明背板双面组件和双面双玻的双面因子几乎相同 80%-85% 22%-35% 30%-33% 10%-20% 2%-5%反射率 White Paint Sand Cement Grass Water 实测发电增益 白漆 沙地 水泥 草地 水面 21 RMB/m2 0 RMB/m2 15 RMB/m2 0 RMB/m2 0 RMB/m2地面 capex 白 漆地面需增加初期土地整治成本，沙地、草地等地面类型 适合地面电站 17-20% 9-11% 7-9% 6-7% 3-5% 安装高度 5.5% 6.0% 6.5% 7.0% 7.5% 8.0% 8.5% 9.0% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 发电增益 安装高度（ m）  固定支架 组件最低点距地面 1.2m以上  跟踪支架 跟踪支架转轴距地面高度 1.5m •安 装高度建议 模拟发电增益与安装高度的关系 假设：高度每增加 0.3m，支架增加铝合金型材 0.02kg/pc,约增加 3%支架成本 。 基于陕西渭南项目核算 安装高度 1m 1.2m 1.5m 2.0m 支架成本 基准 +2% +7% +14% LCOE（ US CENT/kWh） 基准 -0.008 -0.007 -0.001 IRR 基准 +0.05% +0.04% +0.01%需根据项目信息核算 行距设计 7.85% 9.04% 9.83% 10.30% 10.24% -1.00% 1.00% 3.00% 5.00% 7.00% 9.00% 11.00% 750 800 850 900 950 1000 54% 43% 35% 30% 26% GCR 双面增益发电量(kWh/kWp/年 ) 双面 单面 双面增益 模拟发电量与 GCR关系 跟踪支架， 项目 地点：海宁 ， 跟踪角度 ： +/-60°， Albedo=0.3 GCR= 组件面积 土地面积 Pitch Height GCR 行距 GCR降低，组件行间距增加，将使双面组件背 面接收到更多的反射光，从而产生更多电量。 边框、横梁遮挡影响 1 purline 2 Temperature at the test point 2 varying on time Frame 边框遮挡位置的温度与未遮挡位置温度相差很小 边框遮挡导致热斑可能性很低 测试地点：晶科海宁实验电站，白漆地面，晴天 边框、横梁遮挡影响 15mm宽度黑色背板 20.20% 20.79% 5% 10% 15% 20% 25% shading no shading 发电增益 遮挡 未遮挡 黑色背板距离组件背面距离 50mm，白漆地面条件测试。 横梁需距离背面 50mm以上 容配比 一般来说 ，逆变器 在全年的大部分时候处于低效率运行阶段，不会发生超配损失（ clipping loss） 。  双面 组件背面增益提升 DC端的输出 ，能够 使逆变器在全年更多时间内在更高效率下运行 。  在 DC/AC比较高的系统中，双面组件的超配损失将高于单面系统。但无论如何超配损失都将低于双 面组件所带来的发电增益，因而在实际电站设计中，可通过整体电站的 LCOE评估容配比的设置。 客户关注点 组件可靠性 双面实证 双面发电增益值评估