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在诸多利好政策加持之下,“十四五”规划的开局之年,光伏便率先以高调的姿态闯入人们视野。光伏龙头企业纷纷增资扩产,各大发电集团也对光伏电站开发展开猛烈攻势。与此同时,随着各主流组件企业量产能力释放,大尺寸、高功率组件的市场前景也逐渐明朗,甚至在部分招投标项目中已初显峥嵘,受到电站开发商的青睐。
可以预见的是,大尺寸组件未来将逐渐成为大型地面电站应用的主角,但这并不意味着组件尺寸就是越大越好。从电站的投资收益角度来说,可靠稳健的价值增益才是组件选型的第一标准。“大”与“超大”一字之差,“超大”之后却风险无穷。对于不合产业链发展实际的超大组件,风险与隐患也将因组件面积的变大而倍增,尤其需要警惕。
大尺寸组件需求猛增
事实上,自2020年下半年以来,便有大型央国企在组件集采中设置182及以上采购标段。据北极星太阳能光伏网不完全统计,截至目前,中国电建、华电、大唐、中核等11家央国企启动了超过20GW的光伏组件招标,其中530W及以上高效组件占比高达76.01%。
具体来看,2021年1月12日,中核汇能率先开标2021年度光伏组件集中采购,隆基、东方日升、天合3家拟瓜分了1.3GW组件大单,其中535/540W组件招标规模912.7MW,占比69%。
2021年2月4日,中核汇能又接连发布2021年度第二次光伏组件集中采购公告,共分为6个包件,采购总规模为5GW,更令人嗔目的是,本次530W以上超高功率组件招标规模达4.5GW,占比90%。
2021年2月9日,另一大央企华电发布2021年第一批单晶硅光伏组件集中采购公告,其中,530W及以上规格组件招标规模为5.6GW,占比高达80%。
2021年一季度度光伏组件招标规格分布图
从全球范围来看,大尺寸组件的需求也在提升。整体而言,主流组件企业高功率产品订单增势迅猛,一季度订单排满,处于供不应求状态,部分企业二季度订单依旧饱满。
光伏头部企业2020—2021组件产能(数据来企业公开信息)
充足的产能保障是大尺寸组件征战市场的必要条件,据悉目前隆基、晶澳、晶科三家企业2021年组件出货目标超过100GW,高功率组件产能将超60GW。而天合光能今年出货目标是30-35GW,据中国光伏行业协会副理事长、秘书长王勃华预计,2021年全球光伏新增装机150GW,这意味着今年大尺寸组件市场占比将达一半以上。
风险仍需警惕
不论是央国企选型,还是企业激增的订单,都在昭示着未来几年里大尺寸组件将成电站标配。而从电站高效、安全运行角度出发,大尺寸组件既需要与系统中各部件协调配合,还需考虑项目的应用场景、安装、建设等实际情况。
从设计院相关人士了解到,从系统端价值来看,182mm和210mm两种组件差别不大。在项目组件选型方案中,产品可靠性、供应可靠性、系统端的适配性是业主重要的考量点。目前来看,182组件可供应的企业多,产品尺寸、电参数上更均衡,因此从风险收益的评估角度客户选择182mm产品。
在产品可靠性方面,大尺寸硅片带来高功率,而组件功率提升意味着电压或者电流的提升,现阶段大尺寸组件主要分为低电压&超大电流以及中等电压&高电流两种。低电压的优势在于可以增加组串容量,降低方阵的组串数量,但同时需重视超大电流对系统及组件本身的影响。
首当其冲的是逆变器和接线盒,以逆变器为例,182mm组件最大电流在15A及以下,现有逆变器产品可通过小幅升级实现完全匹配,210mm组件一般需要逆变器具备适配单路组件20A的能力,当前几家主流逆变器企业也推出了相匹配的产品。但涉及到采用新的IGBT芯片或通过芯片并联方式实现,可靠性有待验证。
在接线盒方面,目前182mm双面组件对应接线盒为25A,这种产品应用成熟,而210mm双面组件则按照IEC标准至少需要30A的接线盒,目前虽有多家接线盒企业宣布其30A接线盒已取得认证,但通过双二极管并联实现30A产品失效风险明显放大,市场上还存在使用不满足标准的25A接线盒的情况。
理论上,组件尺寸的增大一定是有边界条件的。随着组件长度、宽度的进一步增大,超大组件边框及安装孔处的应力会显著增加,存在变形、撕裂的风险,因此需要重点关注项目地的风、雪载荷情况。另一方面,当超大组件搭配跟踪支架时,由于宽度增幅明显,组件风载下的形变量也大幅上升,需要关注动态载荷下组件的隐裂与衰减情况。
更为重要的是,电站的实际应用场景是对大尺寸组件的重要考验。当前大型平整土地资源愈发有限,越来越多的项目在山地、林地等地区安装,超大尺寸组件无疑增加了安装难度。此外,单支架的长度也受到限制,往往存在高串功率组件不可用的情况。
一位电站项目现场工作人员介绍,在地形起伏不大的地区,如果组件尺寸、重量增加不明显,采用传统的两人一组进行搬运、安装的方式,能够保证施工效率。如果组件尺寸过大、重量过重,搬运、安装方面的困难会被放大化,造成施工效率的降低、工程建设难度大幅提升。根据实际电站项目的调研,选用更大尺寸的组件,组件安装效率将降低20%,在组件搬运和安装两方面,人工成本将提升15%左右。
而在地形更为复杂、坡度较大的地区,超大尺寸组件不仅会增加人工成本,还需警惕人身安全风险。据该工作人员介绍,此前公司参与建设的某山地项目,最高坡度高达70度,组件凭人力无法搬运,只能采用毛驴驼运,在搬运过程中还有驴子滚下山坡的情况。“在组件搬运、安装低成本的机械化实现之前,选择与原有产品尺寸、重量越相似的产品,才能兼顾效率、成本、安全等各方面需求。”
2021年可谓是大尺寸组件应用元年,新的解决方案也将在电站应用中得到验证,真正的考验才刚刚开始。(来源:北极星太阳能光伏网 作者:朱羲,转载需注明出处)
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