晶澳、晶科、隆基聯(lián)合推出182組件產(chǎn)品白皮書

▲ 01.組件的包裝運(yùn)輸

光伏組件通常采用短邊垂直于地面的側(cè)立包裝方式，因平放會(huì)因運(yùn)輸中的振動(dòng)導(dǎo)致組件隱裂乃至破損；側(cè)立則保障了運(yùn)輸?shù)目煽啃詥栴}，同時(shí)長(zhǎng)邊著地使組件在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)放置時(shí)具有較好的穩(wěn)定性；豎立的包裝則穩(wěn)定性差易傾倒且增加拆包裝的難度。

在海運(yùn)的40HC集裝箱中，兩托組件雙層堆垛放入集裝箱，因此兩托組件的高度不能高于集裝箱門高2.57m。再考慮到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地形的一定起伏，需為叉車卸貨留下約10cm操作余量，組件寬度被限制在約1.13m，反推出182mm的硅片尺寸:

▲ 02.組件的人工搬運(yùn)、安裝

此前光伏組件尺寸、重量在一定范圍內(nèi)增大，人工搬運(yùn)、安裝成本確實(shí)成下降趨勢(shì)，但必然存在一定界限，超過該邊界后，人工安裝的困難度顯著增加，導(dǎo)致工人易疲勞或安裝破損率顯著提高。

光伏組件的寬度此前在1m左右，安裝工人雙臂自然張開即可抓握住組件，組件寬度適度增加到~1.13m后兩人的搬運(yùn)在平坦地形下仍可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。但組件寬度不宜進(jìn)一步加寬避免影響搬運(yùn)的平穩(wěn)性。

單人頻繁搬運(yùn)的重量極限大致為20~25kg，兩人的重量極限則并非簡(jiǎn)單乘2，而需要考慮0.666的系數(shù)，即兩人搬運(yùn)的極限重量為：25kg×2×0.666=33.3kg＜35kg

因此組件重量宜控制在33.3kg以內(nèi)，最大不超過35kg。72c-182雙面雙玻組件的重量約32kg，除起伏很大的山地場(chǎng)景兩人可順利完成長(zhǎng)時(shí)間的搬運(yùn)與安裝工作，相對(duì)于目前主流的72c-166組件可節(jié)省人工成本。

▲ 03.組件的載荷能力

決定光伏組件載荷能力的首要因素是玻璃，其次是邊框。從組件成本與重量控制的角度，雙面雙玻組件的玻璃厚度宜保持在2mm?；?+2mm雙玻結(jié)構(gòu)并合理控制邊框成本的前提下，組件的尺寸不宜超過一定界限，否則其抵御靜態(tài)載荷、動(dòng)態(tài)載荷的能力均會(huì)顯著降低，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與戶外應(yīng)用條件下易出現(xiàn)邊框破壞、玻璃爆裂、大量隱裂導(dǎo)致組件衰減過高等情況。

根據(jù)理論分析，182組件的邊框應(yīng)力在載荷下處于安全邊界(圖3中的左圖為5400Pa載荷下的邊框應(yīng)力模擬)，且寬度增加帶來應(yīng)力上升明顯高于長(zhǎng)度增加的結(jié)果。在背面無(wú)梁安裝承受3600Pa靜載條件下，1.13m寬度的組件形變量相對(duì)較低，組件載荷后的功率衰減低于2%。因此，從光伏電站投資收益風(fēng)險(xiǎn)控制的角度，組件組件尺寸尤其是寬度不宜再進(jìn)一步增加。

▲ 01.尺寸、重量、電參數(shù)

如上一節(jié)的分析，根據(jù)組件尺寸與重量上的限制條件，保持經(jīng)典的半片組件版型設(shè)計(jì)，可反推出大約182mm的硅片邊長(zhǎng)。182(M10)硅片面積為8253.75px²，相比6853.749999999999px²的166(M6)硅片增大20.4%，因此組件的面積、重量、電流相應(yīng)提升，以下列出了72C的182與166組件典型參數(shù)：

可以看出，由于具有相對(duì)合理的尺寸與重量，182組件是非常適合于大型地面電站應(yīng)用場(chǎng)景的組件解決方案。

▲ 02.量產(chǎn)情況

182組件是跳出產(chǎn)能兼容性限制，針對(duì)電池、組件新產(chǎn)能所打造的標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，是繼166之后新的行業(yè)最大公約數(shù)，截止2021年底隆基、晶科、晶澳均布局了至少30GW電池與組件產(chǎn)能，全產(chǎn)業(yè)的182電池與組件產(chǎn)能超過100GW。

首批182組件已于2020年Q4大規(guī)模量產(chǎn)、供貨，由于組件尺寸變化低于20%，因而保持了很高的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度：硅棒與硅片保持了與166相同的制造良率；電池光電轉(zhuǎn)換效率、良率也迅速達(dá)到與166相同的水平；雙面組件量產(chǎn)功率535/540Wp，組件載荷能力、熱斑溫度等均在安全邊界內(nèi)。

▲ 03.產(chǎn)業(yè)鏈配套與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化

182組件在尺寸與電流上有一定變化，對(duì)組件BOM與系統(tǒng)端配套提出了新的要求。

組件的BOM方面，新建的光伏玻璃制造與深加工產(chǎn)能均可兼容1.13m寬幅玻璃，膠膜與背板的供應(yīng)也不存在障礙；由于電流增大約20%，182雙面組件使用了額定電流25A的接線盒（該接線盒使用了3個(gè)大尺寸的旁路二極管），保持了充足的安全余量，充分保障了大電流長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下的可靠性。

系統(tǒng)端主要涉及組串式逆變器與平單軸跟蹤支架的匹配。按照約15%的發(fā)電增益，Impp為13A的雙面組件需采用15A的組串式逆變器，可通過此前主流的13A組串式逆變器小幅調(diào)整實(shí)現(xiàn)，無(wú)需改變核心的IGBT芯片，產(chǎn)品可向下兼容166等組件，避免了產(chǎn)品的碎片化與核心元件變更的風(fēng)險(xiǎn)。

182組件長(zhǎng)度與寬度增加約9%，跟蹤支架通過適度的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)可承載相同組串?dāng)?shù)量的組件，承載組件總功率的提升可帶來支架單瓦成本的降低。目前主流1P與2P跟蹤支架均已適配182組件。如第2節(jié)中所述，考慮到風(fēng)載下的組件形變、隱裂帶來的功率衰減，不宜在跟蹤支架上應(yīng)用更寬的組件(尤其是2P跟蹤支架)。

與固定支架類似，跟蹤支架在結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度上存在限制，進(jìn)一步增大組件尺寸、增大串功率將導(dǎo)致單支架上的組串?dāng)?shù)減少，無(wú)法提高單體跟蹤支架承載的總功率，也就無(wú)法節(jié)省支架成本。

電纜成本方面，如圖5所示，隨著組件電流與串功率的提高，4mm²光伏電纜成本逐漸降低，降幅趨緩；同時(shí)電纜上功率損耗帶來的成本則近似成線性增長(zhǎng)。綜合考慮這兩方面成本，最佳成本點(diǎn)的電流約為14~15A，也就是182雙面組件的工作電流值。此外，如果兩路組串2匯1后通過6mm²光伏電纜接入?yún)R流箱(或組串式逆變器)，電纜成本還會(huì)有進(jìn)一步節(jié)省。

人工成本方面如第2節(jié)所述，兩人搬運(yùn)、安裝的光伏組件重量有一定極限值，超出極限值的長(zhǎng)時(shí)間工作將導(dǎo)致工人易疲勞、工作效率下降，安裝破損率提高。

綜合以上分析，在公平邊界條件下做了光伏電站BOS成本對(duì)比分析，經(jīng)TüV北德驗(yàn)算結(jié)果如下(未考慮人工安裝成本上的差異)：

(條件設(shè)定：風(fēng)壓0.38kN/m²[25年]、0.45kN/m²[50年]；雪壓0.21kN/m²[25年]、0.25kN/m²[50年]；傾角34°；組件最低點(diǎn)距地面高度1.5米；土地成本按550元/畝/年、一次性繳納20年考慮) 

2P固定支架的測(cè)算結(jié)果符合預(yù)期：182組件在BOS成本上相比166組件具有明顯優(yōu)勢(shì)；相比兩款210組件則差別不大，因組件效率較高而略有一定優(yōu)勢(shì)；在豎裝的情況下，60c-210組件的BOS成本反而不如55c-210組件，因長(zhǎng)度較長(zhǎng)的組件在支架與基礎(chǔ)成本上略有優(yōu)勢(shì)。

以下進(jìn)一步對(duì)比4L支架上182組件與55c-210組件的BOS成本，182組件同樣由于組件效率上的優(yōu)勢(shì)在支架與基礎(chǔ)成本、土地成本上略有優(yōu)勢(shì)。寬度過寬的組件由于無(wú)梁安裝時(shí)載荷能力較差、4L安裝時(shí)最上面一排組件安裝非常困難而沒有納入對(duì)比。

組件工作電流過高會(huì)導(dǎo)致電池片表面金屬接觸、焊帶與匯流條上的熱損耗顯著上升，這部分熱損耗將使得組件的工作溫度有一定上升，此前大量關(guān)于半片組件與整片組件的工作溫度對(duì)比分析已經(jīng)證明了此點(diǎn)。

晶澳聯(lián)合TüV北德就超大電流組件與182組件的發(fā)電能力在銀川國(guó)家光伏實(shí)驗(yàn)基地做了對(duì)比研究，目前已獲得兩個(gè)月的數(shù)據(jù)（2021年2月19日~2021年4月20日），結(jié)果如圖6，可以看出，在晴朗的高輻照天氣下，182組件的平均工作溫度比超大電流組件低1.7℃，最大溫度差異可以到4~5℃，同時(shí)182組件的單瓦發(fā)電量相對(duì)超大電流組件平均高出1.6%左右，體現(xiàn)出了較為明顯的發(fā)電性能優(yōu)勢(shì)。

此外，在2021年TüV萊茵第7屆質(zhì)勝中國(guó)光伏盛典中，晶澳與隆基參與評(píng)比的182組件分別獲得單晶單面組與單晶雙面組發(fā)電仿真優(yōu)勝獎(jiǎng)，進(jìn)一步印證了182組件優(yōu)秀的發(fā)電性能 (TüV萊茵從量產(chǎn)的1000塊組件中抽取5塊組件測(cè)試Pan文件，模擬全球5個(gè)地點(diǎn)的發(fā)電量)。

光伏電站需要長(zhǎng)期(＞25年)可靠地工作，能抵御極端氣候條件，組件和系統(tǒng)可靠性是保障客戶投資回報(bào)，實(shí)現(xiàn)客戶價(jià)值的基礎(chǔ)。

182組件是基于對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值、光伏組件尺寸增大的各項(xiàng)邊界限制條件的深入分析所提出的最具度電成本優(yōu)勢(shì)的組件解決方案。在不提升效率的情況下，靠繼續(xù)增大組件尺寸來實(shí)現(xiàn)更高功率，對(duì)系統(tǒng)成本下降已經(jīng)沒有幫助，同時(shí)會(huì)帶來可靠性風(fēng)險(xiǎn)的顯著增加，因而這種做法已經(jīng)失去了價(jià)值。

尺寸本身并不是光伏的核心技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化的組件尺寸有利于制造設(shè)備、輔材、逆變器、跟蹤支架等光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的工作重心回到技術(shù)創(chuàng)新之上。光伏電池和組件技術(shù)工作的重心應(yīng)回歸到進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率的主航道上。

晶澳太陽(yáng)能科技股份有限公司

晶科能源控股有限公司

隆基綠能科技股份有限公司

(排名按字母順序)

2021年5月