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【2017PVCEC】PERC电池:双面发电产品相对于传统的产品更有技术优势和资金收益优势

光伏电池组件  来源:能见    2017/10/18 11:51:09  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:2017年10月17日-19日,2017中国光伏大会暨展览会(PVCEC2017)在北京隆重召开。在18日上午的创新剧场【新型电池&组件技术】论坛上隆基乐叶副总裁吕俊表示,在2019年隆基乐叶提出了个1223战略,有10GW组件产能,20GW晶体硅硅片产能,电站累计完成开发量2GW,同时实现300亿的营业收入,这个好像不用到2019年,在2018年年底就可以实现了。双面发电的产品相对于传统的产品有非常大的技术优势和资金收益优势。

以下为演讲实录:

吕俊:很高兴有这个机会跟大家介绍一下隆基乐叶在PERC方面做的工作,刚才王老师专门讲整个产业链技术发展过程中国的要素,第一阶段的创新已经过去了,现在开始进入到第二个阶段,你要在提高效率的同时还得不增加成本,最好还能降低成本,在这个角度上来说,我们现在在思考PERC现在是我们行业里面最重要的方向,我们怎么样去实现既提效又不升高成本的问题,在这个里面来说我们找到技术路线就是双面发电,对PERC我们进行了统计研究,在增加成本有限甚至不增加成本的情况下,额外的可以去利用背面的光辐射去产生能量,通过这种方式,给我们带来更多的发电的收益,其实它是一个变相提效的方法,同时它的成本可以保持稳定,相比发电量有一定的下降,从这个角度来说和王老师提出的思路和理念有一定的契合。

今天的报告主要分五个方面,首先我先简单的介绍一下隆基乐叶,隆基乐叶现在归属于隆基集团,整个分成四个模块,第一部分硅片,在过去17年的时间里边一直注重单晶硅片的制造,明年我们会实现20个GW的产量。单晶的硅片是最传统的事业,其他在电池组件是在2004年开始介入到电池组件的制造,同时开始发展下游,我们会有分布式光伏电站以及地面电站的投资和建设的事业部。在2019年我们提出了个1223战略,有10GW组件产能,20GW晶体硅硅片产能,电站累计完成开发量2GW,同时实现300亿的营业收入,这个好像不用到2019年,在2018年年底就可以实现了。

我现在给大家介绍一下我们的双面产品,前面王文静老师已经在技术上做了比较详细的介绍,我这里就不去赘述,简单的说我们双面的产品就是利用了T型PERC双面电池结合双波组件开发的双面受光、双面发电的产品,这点我稍微提一下,我们的产品有一点小区别,有框设计,我们定了一个名称就叫HI-MO2,这里很显然双面电池是我们主要应用的产品,刚才说了有双波风装带边框的方案,它的发电能力最高可以实现25%,其实有报道是30%,但是我们在宣传的时候还是喜欢说25%,后面会给大家看实证的数据产生双面发电的原理。

这是一个老的版本,昨天发布过一个新闻发布会,我们的最高效率是达到22.71%,也是目前在量产效率当中比较高的一个数据,在大规模生产的数据上来说,基本上在21.3%到21.5%左右,它的双面电池继承了我们原来的HI-MO1的特性。这里给出量产档位分布的情况,对于双面电池,当两头都有一些小范围的分布,这个分布还是比较窄的,另外我们相对于整个功率产品,这是今年上半年的统计数据,我们的组件功率主要是分布在360瓦和365瓦,现在以365为主,先360和370,目前对于我们开发的双面产品来说,它的双面率是超过75%,也就是说相比而言,可能没有N型的HIT或者N型的PERT发电量高,但是这个已经非常接近了,75%和90%之间差距到底有多少,事实上差距是非常小的。

我们前面提到有一个低辐照性能和温度系数,温度系数这方面的问题主要跟硅片相关,相比而言传统的单晶是负0.41%,多晶是负的0.42%,可以看到在低辐照的情况下,这里面特别强调一个关键ARD的问题,关于解决PERC的ARIB的方案,你是否能有效去控制解决ARD问题,这是从多个方面提出解决方案,一方面解决硼氧兑的问题,这个技术在行业当中已经有比较多的应用了,在实际效果来说也是非常好的,我们可以看到在60千瓦时的ARD都是低于1%的范围,包括正面的数据。

在封装体系上来说一方面采用双剥封装,替代EVA有两方面考虑,现在在双玻体系当中透气性不是特别好,EVA会产生一些醋酸的问题,甚至有一些其他的化学物质,如果说没有一个很好的释放的话,有可能会造成产品的封装的风险,从这个角度来说,我们更倾向采用于POE的封装。

下面最关心的还是到底这个双面发电的产品能给我们大家带来什么样的收益,首先从理论上做了一个分析,我们在评价,如果我们要使得双面的组件相对于能达到同样资金收益率,那么它的价差能做到多少,我们关心这个问题,我可以多卖多少钱,可以承受多贵的成本,我们看了一下,黑线是LCOE,红线是资金收益率,和多晶要实现平衡,要实现9毛钱每瓦的价差,我只要比常规的多晶单瓦的价格不超过9毛钱,他们的资金收益率达到平衡,大家看到有没有达到9毛,显然是没有的,同样我们测算了一下常规多晶和HI-MO2产品里面,以目前来说,我们现在再加上它有30年的功率质保,所以整体测算的条件都会得出一个结论,双面发电的产品相对于传统的产品也非常大的技术优势和资金收益优势,同样这个产品光做出来不行,还要整个产业链上进行配套,配套就是关于封装体系的问题,组件上怎么去做实。前面我们解释了关于为什么不选择EVA这个方案,选择POE,刚才已经做了一些说明。现在讨论一下玻璃的事情,有一些方案我们不使用玻璃,因为玻璃还是有点重,也有人提出来可以使用有机的透明材料,我们首先不赞同这个方案,背面需要受光的,有机材料的受光性可能相比玻璃来说,还是不那么完美。另外我们有边框的设计,这个就要谈到加了边框是增加成本,我们为什么加边框,是从可靠性的角度去切入的,如果是无框,可以看到无框封玻受力贯穿整个组件的长边方向,如果说我实现有框封装,区域性比较小,可以一定程度上降低存在的风险,同样如果我是无框封装,在整个系统安装当中是存在危险的,大家知道压块中间为了避免刚性接触,会采用一些有机材料,比如上胶做缓冲垫,但是这种有机材料它的寿命是多少呢?三年还是五年,难道三年后五年后我要跑过去拆掉重新换一套吗?基于这个考量对于有框的设计方案来说,一方面可靠性得到了加强,另外一方面它更有助于我们系统的安装和系统的建设施工。

POE我做了一个简单的介绍,主要还是POE离子没有醋酸基因,老化无酸性气体释放,长期老化性能优异。所以我们这里给出了一个性能参数,特别重要的想提出两个性能,第一个透水率,大概是2.8克每平方米,而EVA达到30克,基本上是数量级的差异,体积电阻率基本差了一个数量级。这是我们给出的在整个实证试验过程当中看到的数据,相比而言,无论是使用DH这个测试方案,还是实际的相关实验,玻璃率也好,组件功率也好,都可以明显的看到POE相比EVA有着很好性能上的优势,所以这也是我们在整个封装体系当中比较推崇POE的方案,可能现在POE的技术大家比较纠结一点,它的成本要比EVA高一点,虽然我在组件成本能达到一个成本,但是总是觉得这是一个成本增加的地方,实际上就需要我们这个产业链来配合,从目前来看,整个POE在光伏行业的应用还是比较少的,规模和成本之间存在一定关系的,如果这个行业能够大幅度的提高POE的运用规模,我相信它的成本应该能够得到有效的降低,所以这方面也需要我们在封装体系材料这块做一个共同的研究,当然也不排除EVA的厂家和技术研发团队对材料的封装体系技术上做一些革新和发展,也许在性能上可以达到POE同样的水平,甚至超过它,同时保持自己高技术水平。

下面说一下它的发电能力到底如何,在发电过程我们采取什么设计要求和设计方案,这里我想给大家做一些分解和阐述。首先双面发电显然要想办法去充分利用一下它背面的光线,我们背面的功率折线是什么,先做一个简单的测算,比如说5%、10%、15%、20%,这样看起来你们可以看到,我一个72片组件,如果正面功率360瓦,已经达到450瓦,这是一个相当相当可观的数据,事实上是否如此呢?我们要在整个系统设计过程当中要进行一个整体的匹配。这里我要稍微强调一下,这是一个非常重要的问题,假定我要把它装在屋顶上,贴着屋面进行安装,发电能力和和PERC发电能力会增加吗?显然不会有增加,甚至有可能还会相反,温度可能会升高,这可能就是会出现问题的地方,所以它的应用一定要考虑整个安装设计,包括高度、倾角、地面反射率、遮挡因子的考虑。我们和中山大学太阳能研究院做了三个月时间的研究,用的是20度的倾角,可以看到它的发电相比其他的几种方案,比如单面的技术方案来说是最优的技术结果,你们可以看到,我们右手边这张图和单面的都是单面发电更好,当然它会提出一个倾角的问题,在20度倾角发电增益是最多的,我们有一个计算方法,是引用了一篇文献,基本上这是一个经验公式,是我比较推崇的对于双面发电所使用的设计方案,因为从实地的结果我们可以看到,有一个模拟值,模拟值就是拿公式来算的,还有实地值,是实地实践过程所测到的数据,这两个数据有比较好的匹配性,相比而言比现在用的软件模拟更好一点,因为HI-MO2双面发电系统好像是今年刚刚推出来的,我们发现有一些因素完全没有考虑到,所以大家一定要采用这个公式来去判断。

我们首先考虑一下碰面增益,第一个是反射条件,有水面、草地、干草地、雪地,反射率是不一样的,我这里说的是反射率,不是背面贡献,首先先把光反射到背面,被我吸收了才有可能让背面发电,这是第一步。第二步背面发光的利用率,从现在来看,我们不同应用场景带来的收益是不一样的,比如雪地有80%到85%,这样一个反射率,如果是草地只有15%到25%,如果是水面可能会更低一些。

我们这里要考虑第二个问题关于逆变器选择的问题,其实我们大家如果有专家做系统设计会知道,逆变器是有额定的,在传统方案的时候我们是使用直流和交流的配比,那个方案去配比。午后发电看黄颜色的线,虽然我整个一天的平均值增加了14.25在某一个时间段会远远超过容量,这个时候很有可能超过逆变器的额定容量,这个时候怎么办?预定在整个设计配比的时候重新进行设计和选择。

第二个问题关于跟踪系统,跟踪系统和逆变器之间又有一定的关系,如一我们跟踪系统和双面系统结合的时候,你会发现它可以增益率,现在这个黑线是HI-MO2这个产品,在单独跟踪下发电增益率,可以得到一个降低,然后在早上和晚上得到提升,相比于单独跟踪系统来说,这样我在整个逆变器容量选择的时候,就不需要做那么大的容差了,中午的时候配的更高一点,早上和晚上的时候根本就没有用,就可以解决这样的问题,所以从这个思路角度上来分析,跟踪系统和逆变器的配合是最有利于双面发电系统的应用的。另外还有一个问题末,就是我们组串电流的选择,如果没有背面的贡献,它的电流也就在9个imp左右,这意味着整个系统的组件电子元器件都要按照这个最大电流来设计,否则会过载,所以在整个系统的设计当中需要考虑到这样一个问题。所以我们这里是给出了一个一天当中电流变化的结果,和我们发电量的结果是一致的,在午后的时间里面电流过载的情况是非常明显的,所以这一点在系统设计的过程当中也是需要去考虑。

下面一个问题就是关于遮挡的问题,因为一个是双面发电,双面发电按照我们现在的系统安装设计来说,其实会有问题,首先你系统如果有衡量的话,而且衡量如果比较大,很有可能会把我一串电子元器件给遮挡住,有一串被遮挡叫热斑,对于双面组件不一点发生热斑,至少背面遮影会大幅度缩小。还有我的组件是带边框的,背面的C面会不会对组件系统发电造成影响,这个问题是需要进行深入研究的。我们这里给出了一个实验室的数据,这是一个月的数据,我们今天作为技术探讨和学术探讨可以拿出来做一个交流,我们发现一些现象,比较好笑的现象,背面有C完全无遮挡的组建相比,发电水平还高了0.7%,从这个角度来说,我可以判断基本上由于边框的C面所造成的阴影遮挡对于发电系统来说可以忽略不计了,这个数据还有大量的数据积累之后再拿出来讨论。

这是一个发电案例,用的是336千瓦的斜单独发电系统,这个系统是和常规的多金的固定倾角的系统进行对比,最高的封值在7月8号到11号之间,达到54.2%,整个平均的积分来看,整个增益达到了46%,这个增益首先来自哪些呢?高效单晶的发电功率,发电能力比较强,加上跟踪系统,加上双面发电系统,共同实现了46%的增益。所以从这个角度来说,我们认为双面发电并且带边框是目前来说,大幅度提高我们发电能力,同时不提高成本的一个技术方案,所以它的性价比目前来看是非常有优势的,我们提供的全套的设计方案当中是包括逆变器等细节设计一套方案,是打包的技术平台,从这里来说是更加提高我们用户的资金收益率。另外产品当中还推出了短边无边框设计,兼顾发电量和组件可靠性的设计方案,当然这个我不赞同,我认为0.7%基本上没有,谢谢大家,我的报告就到这里。

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