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      平價時代光伏各環節零部件最佳選型及價格分析

      本文中涉及的技術,絕大多數都已經可以實現,少量仍然在預研階段和等待政策放開。

      憑借技術優化和良好的光照,三峽與陽光電源的青海格爾木以3毛1創下國內最低電價,并成功并網,震驚業界,可謂當前光伏電站的最強形態。而在項目取得成功后,下一代超級電站又會將中國光伏技術推向何方?

      電池與組件技術:雙面HIT+疊瓦&雙面PERC+疊瓦

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      根據電工所王文靜老師的預測,當組件效率低于14%時,即使組件價格是0,也沒辦法實現平價上網。

      但效率提升終究是要為降低整體光伏電站度電成本服務的,因此在“軍備競賽”時也要考慮為了追求高效而需要付出多少成本。如圖所示,同樣是增加5%的組件效率,但組件效率越高,同樣幅度的效率提升對于成本下降的作用就越小。

      而隨著電池效率提升,對于材料品質、性能,設備精度和工藝的要求都大幅提升。十年前,光伏采用的都是從半導體降級的設備和材料,如今又有再次回歸半導體產業精度和工藝的趨勢,這必然會增加制造的成本。顯然,過分追求高效并不是實現平價的唯一選擇,如何提高電站的單瓦發電能力、和組件壽命對降低成本也同樣重要。

      智新研究院的數據顯示,2019年PERC、HIT等高效電池產能將達到90GW,這意味著產業常規產能必須改造或逐步淡出市場。根據王文靜研究員的對比數據,HIT組件的目前有競爭力的價格約為2.98元/W。

      組件技術方面,除了已經成熟的與雙面發電組件完美配合的雙玻組件,目前最被看好的有MBB、半片技術和疊瓦技術。阿特斯已經宣布旗下產能幾乎全部為半片、疊瓦等新型組件,而不再生產全片產品。

      半片與疊瓦技術都可以提升組件功率,其中半片組件可以提升10-15W,疊瓦組件由于還增加了電池使用量,提升幅度更高,但疊瓦組件相比60片半片組件,多了8片電池使用量,因此二者目前成本差不多,半片組件還會略低一點,疊瓦只有比半片組件有較大功率提升時,才有價格方面的競爭力。

      但同時疊瓦由于更高的功率密度,在電站的BOS成本上能夠降低整體投資,進而降低LCOE。

      我們可以得出結論,2019年有可能是半片疊瓦技術并存,成為光伏降本的主力,而隨著HIT、疊瓦技術進一步成熟,規模化帶來設備與材料成本下降,雙面HIT+疊瓦和雙面PERC+疊瓦技術獎占據市場統治地位。

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      超級逆變器:更“高”更長壽

      我們將理想中下一代逆變器的特點歸納為:三高二多,更高功率、更高效、更高電壓等級,更長使用時間,更多功能。

      根據陽光電源等領先逆變器企業公布的研發計劃,目前業內逆變器的最高水準和下一代逆變器技術的發展如下表:

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      從表中可以看到,光伏逆變器技術提升是一個漸進的過程,下一代逆變技術已經逐步增加碳化硅等使用量,但同時也可以看到,光伏逆變器的技術提升,壽命的潛力和對于降成本的作用較提升效率更大。早在2015年,逆變器龍頭陽光電源就已經實現了全線產品99%的效率,因此在過去幾年里,逆變器的效率實際沒有太大的提升,其它企業也只是處于緊跟龍頭,效率提升至同樣的程度。

      但我們可以看到下一代逆變器的使用壽命穩定在25年以上,這不僅能夠完美匹配目前電站的使用壽命,而且對于未來以雙面組件為基礎的更長壽命電站來說,也能夠提供支持。此外,更長壽命的逆變器必然在耐候和防護等級方面做得更好,平時的細小故障也較少,減少了運維和更換成本。

      據測算,以2毛/W的逆變器成本計算,因為故障維修、更換一次的設備與發電量損失成本是設備本身的3倍左右,相當于每次多6毛錢/W的成本,所以逆變器的質量和設計壽命是極為重要的。一座使用壽命25年的光伏電站,如果逆變器壽命10年,要更換2次;如果是15年,要更換1次,如果能夠與電站全周期匹配運行下來,就節省了這6毛錢/W。

      而未來電站業主還會面臨一個問題:在使用壽命還剩幾年的電站,是否還要繼續更換逆變器?劣質逆變器會讓電站變成“雞肋”:棄之可惜,但換了又增加不了多少收益。

      因此在逆變器選型的時候,在初始零部件上不應該過分強調價格。

      目前大型逆變器廠商中,陽光電源和SMA率先將逆變器防護等級提升至IP65,相信未來其它企業看到趨勢,也會跟進。

      逆變器第二個發展方向是功率更大,目前國內最大的組串逆變器是陽光電源推出的1500V電壓等級的225kW機型,集中式逆變器單機功率3.125MW,通過多臺并聯,可實現單個子陣6.25-12.5MW。更大機型可以有效降低逆變器成本,同時減少運維管理負擔。

      此外,2019年必然是國內1500V系統應用元年,該技術在海外已有非常成熟的解決方案,成為大型電站的主流配置,通過節省初始投資和減少線損,能夠有效降低光伏電站初始投資和度電成本。目前主要的1500V企業有陽光電源和特變電工等。

      上述幾點是逆變器本身環節的發展方向,但作為整個光伏電站運轉的核心,逆變器的更重要發展方向是如何擁有更多的功能:通過關鍵設備數字化實時在線監測預測設備健康度、可靠度、安全性;集成通訊管理機功能;支持匯流箱、箱變、電表等第三方設備接入和協議轉換;提升電網友好性,解決大型地面電站常見的電網諧振、電壓、頻率異常,分布式電站電壓波動、功率因素下降,戶用電站中電壓抬升,三相不平衡等問題。同時支撐電網的能力不斷增強,未來隨著光伏滲透率不斷提升,光伏逆變器還需要考慮具備儲能接口,與儲能系統深度融合。

      將更多的功能模塊集成到逆變器中還可進一步降低成本:通過功能優化,逆變器中可集成SVG、變壓器、跟蹤支架的供電和監控,其中SVG一項就能夠將每100MW電站成本節省1000萬,平均每瓦節省1分錢初始投資BOS成本,其它系統集成優化可以節省2分錢,總計可節省3分錢的初始投資BOS成本。

      小結:可以看出,逆變器發展時至今日,已經越來越“跨界”,從原本的提效降本、增加壽命向增加功能性、調配電站與電網運行、契合的方向邁進。因此國內領先的逆變器企業,早已增設了電站技術研發部門,主要研究方向就是逆變器如何與其它零部件、電站、電網更好地融合,支撐電網。所以未來逆變器的方向遠不止于此:新能源高比例應用后,逆變器將從適應電網轉到支撐電網,還將結合儲能系統解決電力波動問題;通過信息化、互聯網+大數據的應用,優化系統運維方式,全方位、多渠道支撐電站精細化運維管理,最大限度提升電站發電量,降低運維成本。

      綜上,我們認為,2019年逆變器最強形態是:1500V+3.125MW為主的超大機型+支撐雙面組件及跟蹤技+搭載數字技術的產品。

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