对比双面组件的特性以及成本收益

作者: | 发布日期: 2018 年 04 月 08 日 14:53 | 分类: 行业知识

近段时间双面组件一直是光伏人探讨的热门话题,在刚刚结束的第三批光伏领跑者项目中,国电投、中广核、晶科揽入了71%的规模,成为第三批光伏领跑者项目中最大的赢家,其中三家企业不约而同的大规模使用双面的组件来竞标。双面组件已成为行业的新热点,2018年也将是双面组件爆发的一年。
双面电池的介绍
1、双面电池的定义
双面组件顾名思义就是正、反面都能发电的组件。当太阳光照到双面组件的时候,会有部分光线被周围的环境反射到双面组件的背面,这部分光可以被电池吸收,从而对电池的光电流和效率产生贡献。

2、双面电池的分类
根据电池基底的不同可以分为P型双面和N型双面。

解读:考虑电池成本低及技术约束小,P型PERC双面双玻组件当下成为被更多企业所认可的量产化路线,代表企业如晶澳太阳能、天合光能、隆基乐叶等。N型电池由于硅片少子寿命比较长、没有硼氧对引起的光致衰减,因此要优于P型电池。
根据双面电池的封装技术可分为双面双玻组件、双面(带边框)组件,其中双面双玻组件采用双层玻璃+无边框结构,双面(带边框)组件采用透明背板+边框形式。

图1 双面双玻组件结构图
解读:如果不使用铝框的双玻双面组件,减少了铝的使用,每瓦成本下降11 分/瓦。所以主流的结构还是以双玻双面电池组件为主。
3、双面电池主要技术路线分析
满足制作双面组件要求的电池种类很多,如p型PERC,N型PERT,HJT,HBC等等。 原则上电池只要正反面都采用透光介质膜钝化或减反基本都可以做出双面电池。接下来小固就目前市场上应用比较多的P型PERC,N 型PERC 和N 型HIT 介绍下其主要技术路线:

解读:从上表可以看出,在选择技术方向上,目前主流厂家存在较大的分歧。P 型PERC 双面虽然双面率最低,转化效率也最低,但是是目前最快达到量产化的产品。N 型PERC 双面转化效率介于两者之间,但是量产化之后成本下降有待验证。
提高双面组件系统发电量的措施:

 

 

 

 

 

 

 

 

上述所列都是影响双面系统发电量的因素,小固会根据影响的因素来详述提高发电量的措施。
1、组件方位角
不同的方位角对双面系统的发电量有很大影响,这里截取中来股份在不同方位角下做的发电量测试数据,数据如下所示:

 

 

 

 

 

 

解读:不同种类型的双面组件其方位角要求不同,N型组件垂直安装时建议正东西向装。
2、组件倾角和高度
下列的数据来自于日新科技真实的测试数据:

根据模拟,反射率越大,离地高度越高,背面增益效果越明显,当组件离地高度在1m以上时,背部接收到的辐照度趋于稳定。
解读:组件的倾角和高度是影响发电量的重要因素,建议组件离地高度根据实际环境可选择在0.3-1m之间,建议低纬度地区高密度安装倾角增加5-10度。
3、场景反射率
场景环境的差异,会导致场景反射率的不同,双面组件系统的发电性能也随之发生变化。林洋新能源跟踪对比了白漆、水泥、黄沙、铝箔、草地五种场景的双面组件实证系统,通过全年的发电量数据分析,发现相对于常规组件系统,双面组件结合白漆背景发电量增益最大,然后依次是铝箔、水泥、黄沙和草地。

 

 

 

 

 

 

解读:双面组件的发电量增益与实际应用场景密切相关,背面反射率越高,发电量增益越大,白色反光膜效果最佳”,客户可根据此原则,设计相应的场景。
4、支架结构设计
安装双面电池时,檀条一定要位于组件边缘,避免檀条对组件背面的遮挡,同时需要减少其他构件(譬如逆变器)对组件背面的遮挡。
解读:背面和周边环境会严重影响背面的发电增益,在方阵前期设计时需要充分考虑背面光通量。
双面组件应用场景
由于双面组件的双面发电特性,其正面吸收太阳直射光,背面接收地面反射光和空气中的散射光,正面和背面均可以发电,所以安装方向可以任意朝向,安装倾角也可以任意设置。因此双面组件适合安装在各种场景,如农光互补电站、地面电站、水面电站、阳光房、光伏大棚、公路隔音墙、幕墙、车棚、BIPV等等。
双面组件应用中的问题探究
1、逆变器容量增加30%的必要性
双面组件直流侧输出电流高于常规组件,背面的增益达到30%的情况下,输出电流的峰值大于11.5A,就要求逆变器直流侧输入电流提高;同时双面组件背面一般能提高5-30%左右的发电量,因此双面逆变器的输出功率也需要进行特殊设计。
解读:目前双面组件对逆变器厂家是一个不小的挑战,作为逆变器厂家需要适时调整,优化或推出符合双面组件的逆变器。
2、双面组件背面功率增益界定的合理性
目前对于双面组件的功率增益全部按照正面功率来计算,没有纳入到领跑者计划,在领跑者项目打分时,双面组件不占优势。业内关于 “双面组件转换率和功率计算”的讨论十分热烈,由于双面组件最大的特点是背面参与发电,是高效率低成本光伏技术的发展方向,如果不考虑背面发电增益,不利于鼓励双面组件的发展。
国家发展和改革委员会研究院王斯成老师认为双面组件背面增益的功率按5%界定是合理的,建议双面组件效率的计算公式为(正面功率*(1+双面比*5%))/(组件正面面积*1000W/m2)*100%。
解读:增益的界定值是需要仔细考量的,如果增益的界定值过高,则双面组件可以轻易获得满分。如果增益界定过低,由于双面电池的正面效率明显低于单面组件,双面组件根本没有机会进入。建议将双面组件纳入领跑者计划,并合理界定双面组件的功率增益和效率提升。
总结
从经济层面上,双面组件在提升效率、带来瓦数提升的同时,进一步降低了成本;从技术层面上,目前主流厂家的生产线和双面的技术兼容性较强,生产线修改仅需对电池的处理进行修改,短期内可大规模生产;从政策层面上,领跑者计划有望进一步推动高效电池和组件的发展。

文章来源:固德威

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