随着光伏行业的迅猛发展,集中式光伏项目作为光伏产业的重要组成部分,以其大规模、高效率的特点受到广泛关注。
2023年,中国光伏新增装机216.88GW,其中集中式增长动能尤为强劲,新增装机达120.59GW,同比增长232.2%。
进入2024年,国家对集中式光伏发展的政策支持力度边际不断递增:国务院多次强调加强风电、光伏基地和能源外送通道建设,实施好沙戈荒漠地区大型风电和光伏基地建设……政策利好暖风频吹,既表明了集中式光伏建设取得的经济和生态成效已获得高度肯定,同时也预示着集中式光伏的装机空间还会向上拓展。
然而,大型集中式电站落地建设在高歌猛进的同时,也始终面临着一系列绕不开的坎。
首先是用地资源日趋紧张。
近日,央视《财经调查》栏目报道,湖北省孝感市部分县市乡村存在违规侵占基本农田甚至高标准农田,建设光伏电站的情况,引发市场高度关注,同时也将光伏用地合规性问题推上了风口浪尖。
事实上,随着近年来一系列用地、用林、用水、用海等新规的实施,光伏用地矛盾愈演愈烈,已有多个存量项目因为土地合规问题,面临被“叫停”风险,甚至包括华能、华电、国家电投、中核等在内的央企也有项目因用地问题被拆除。
(2023年6月,湖北能源黄石阳新木港80兆瓦光伏项目终止投资开发。)
另一方面,一些新增项目也因土地资源稀缺,用地成本抬高,面临新的挑战。
2024开年以来,在各省公示的30个光伏用地项目中,有2个光伏用地补充公示,在原有备案项目不发生变化的基础之上,补征土地补偿费和安置费。
其中,云南省临沧市耿马县四排山光伏发电项目,按照“2023年区片综合地价”执行标准,需额外增加2.4287万元的土地补偿费和安置补助费;云南宣威市热水光伏发电项目,则在原补偿标准之下,增加了0.15万元/公顷的旱地补偿、0.09万元/公顷的草地补偿、0.15万元/公顷的其他农用地补偿,以及0.075万元/公顷的未利用地补偿。
与此同时,随着合适的光伏建设用地越来越少,用地价格也一路飙升。例如宁夏某区,光伏用地租金已由2021年的230元/亩/年至现行的648元/亩/年,涨了近3倍。
而在水面漂浮电站、水面桩基电站等差异化产品场景中,光伏项目的BOS成本更是居高不下。
整体来看,在土地资源稀缺的形势下,集中式光伏用地矛盾正逐渐突出,成为投资企业面临的一道“关口”。
打破集中式光伏困境,根本在组件!
用地资源紧张和用地成本的上涨,要求光伏投资企业必须审慎用地性质和政策要求,同时优化项目设计,降低项目的BOS成本,提升投资经济性。
而从根本上看,要打破当前集中式光伏项目开发面临的种种困境,还要从组件入手:
如果我们可以让每一平方米土地的阳光都转化为能量,让每瓦组件发电量更高,让每平方米组件功率更高,那么土地资源将得到最大化地利用,BOS成本也将进一步降低。
01
让每瓦组件发电量更高
“民以食为天”,对于光伏电站而言则是以“发电量”为天。单瓦组件发电量的每一小步提升都对光伏项目降本意义重大,尤其是对规模庞大的集中式项目而言。在这方面,当前表现最为亮眼的是爱旭ABC组件。
n型ABC技术领域的创新领航者爱旭股份通过对比分析得出,在同等面积、同等生命周期下,与TOPCon组件相比,ABC组件的发电量提升了7%以上。而这7%的提升主要源于ABC组件在五大参数方面的领先。
1.效率领先
目前N型光伏电池主流路线为TOPCon、HJT、BC。其中:
TOPCon电池量产转换效率超过24%,理论极限效率为28.7%,正在加速对PERC电池的替代。HJT电池量产转换效率已达到24.5%,理论极限效率为28.5%,但其现有缺点在于产线无法通过现有设备升级,设备和材料成本较高。BC电池(背接触结构光伏电池),正面无栅线,消除了栅线电极的遮光损失,光电转换效率更接近单结晶硅电池理论极限效率。且作为通用的平台型技术,BC可以和PREC、TOPCon、HJT相结合。当前量产效率最高的光伏组件也正是诞生于BC路线。
按照已公布的效率数据,爱旭股份ABC电池产线已迈过27.2%+的平均量产效率大关,组件交付效率也高达24.2%,遥遥领先于其他技术路线。
2.双面率的提升
ABC组件高发电量的关键还在于双面率的突破。
此前,业内一直对ABC组件的双面率存疑,因为该技术路线需要把正面栅线放到背面,导致背面遮挡面积变大。但爱旭通过创新ABC图形化技术、引进新材料、精细化电极结构等技术,实现组件双面率从40%跨越式突破至70%,冲破了行业桎梏,也为ABC组件更好地应用于集中式电站开辟了成功路径。
3.独特的阴影发电优化功能
阴影对光伏组件的影响始终是一个需要重视的问题。传统组件在局部阴影遮挡情况下,功率输出会显著降低,而爱旭ABC组件通过创新的“黑科技”,仍能在局部遮挡下保持优异的功率输出表现。
爱旭公开的资料显示,通过创新的电池结构,ABC组件实现了内部各单片电池在遮光条件下的电流旁路,同时降低组件在非均匀光照情况下的工作温度,从而减少光照不均情况下发电量输出的波动。经TÜV北德对比测试认证,在单片电池被完全遮挡的情况下,ABC组件能保证90%左右的功率输出,而TOPCon组件功率输出只有59%左右。不仅如此,当6片电池被完全遮挡的情况下,ABC组件仍能保持60%以上的功率输出,Topcon组件几乎不再有功率输出。
4.更优温度系数
在中国南方地区,夏天室外温度经常会达到40℃,高温天气会使得光伏组件发电功率降低。相比于其他类型组件,温度越高的地方,ABC组件功率优异性越明显。
根据第三方测试,ABC组件温度系数能达到-0.26%/℃。即温度每升高1℃,ABC组件的输出功率降额只有0.26%。同等条件下,TOPCon组件的降额约0.3%。
5.衰减率的降低
在30年生命周期中,与TOPCon组件相比,ABC组件在衰减方面降低了1.5%。
02
让每平方米组件功率更高
每平方米组件的功率越更高,光伏电站的BOS成本和度电成本也就越低。我们知道:
组件的功率由其内部电池片的总转换效率及其总面积决定↓↓↓具备更高转换效率的组件单位面积下输出功率也就更高
以目前集中式光伏项目主要应用的1134*2382组件尺寸为例,目前TOPCon组件的最高量产功率可以做到610W,而ABC组件已经做到了655W,同等组件尺寸下输出功率提高了45W。
综合功率的大幅提升,为ABC组件更好地应用于集中式电站开辟了成功路径。
从占地面积方面来看,采用ABC组件的光伏电站每100MW装机容量约比采用同等尺寸的传统TOPCon组件,节省105亩以上的土地;同等土地面积下,采用ABC组件约可比采用传统TOPCon组件提升5.8%的装机容量。
从BOS成本方面来看,ABC组件的多重优异性能可推动集中式光伏项目的度电成本显著降低。实证数据显示,对比传统TOPCon组件,采用爱旭ABC组件的光伏项目,单瓦BOS成本可降低5%左右。以100MW集中式光伏项目为例,在近海滩涂电站、渔光水面电站及山地电站应用场景下,可对应节省BOS成本约2000万、1500万和1200万。
从发电量方面来看,同等面积生命周期内,采用ABC组件约可比采用传统TOPCon组件提升7%的发电量,光伏电站的度电成本也将随之得到进一步降低。
以采用了爱旭ABC组件的广东鹤洲北380MW滩涂光伏电站项目为例。资料显示,该项目是全球首个带有阴影发电优化功能的地面电站。在同等输出功率下,ABC组件在此项目中能帮业主节省一万余套桩基和支架系统,大幅减少电站系统建设成本。此外,由于同等面积下,ABC功率输出较TOPCon约高7%,预计ABC产品价格能够锚定TOPCon,在国内市场实现单瓦1-1.5毛的持续溢价。
综合来看,虽然ABC组件的单瓦价格会更高一些,但其技术价值为光伏项目全生命周期带来的收益已远远超过价差。
03
让每平方米的土地都能安装组件
随着光伏电站装机容量逐年增加,日照好、地势平坦、建设条件好的土地资源日趋减少,依靠农业、湖泊、山地丘陵等建设条件次之的土地逐渐成为光伏电站的土地建设资源,尤其以山地、滩涂光伏电站建设,近年逐步增加。然而这类土地也存在着光伏项目建设难度高、运维难度大、运维成本高的弊端。
例如在山地、丘陵建设光伏电站,往往建设地表起伏不平、局部伴有山沟,并且还要考虑山体阴影遮挡问题,设计难度较大,成本较高。与此同时,灌木积灰也为后期运维增加了不少工作量,运维成本相对较高。
在滩涂、海面等水上场景中,盐雾、鸟类聚集、鸟粪遮挡等也对光伏电站的建设运维提出高要求。
怎样才把大量合规的山地、滩涂和海面等资源与光伏更合理地结合起来,让更多的土地能够装光伏?我们需要的是既“全能百搭”又具备差异化功能的组件。
2023年底,爱旭针对集中式电站应用场景推出“恒星系列”高双面率ABC组件,以核心的阴影发电优化功能、高温抑制新功能为攻坚利器,在地面、水面等不同场景下,凭借差异化功能有效保障项目的发电性能和可靠性。
具体来看,“恒星系列”分为“北极星”及“天狼星”两款产品,对应聚焦解决地面和水面两大场景痛点。
其中,针对地面场景的“北极星”组件,一方面可凭借阴影发电优化功能巧妙化解复杂地形导致的辐照条件不均问题;另一方面正如前文所述,ABC组件超高的功率输出优势,可实现在100MW同等装机容量下减少土地占用105亩以上,在同等土地面积下装机容量提升5.8%以上,尤其适用于东南沿海地区土地非常有限的情况。
“天狼星”则针对滩涂水面电站场景进行了定制化创新,包括高阻水封装技术、防腐边框和连接器防水帽设计等,有效阻隔高温、高湿、高盐雾环境下的水汽侵入,降低其对光伏组件发电效率的影响。与此同时,阴影发电优化功能则显著降低了盐雾和鸟类聚集、鸟粪遮挡对组件发电性能和可靠性的影响,有利于降低组件清洗频次,缩减运维成本。
长期处于室外复杂环境下的集中式光伏电站,还面临着一些共同的隐性风险,其中危害最大且发生频率最多的就是热斑问题。
当组件受到阴影长期遮挡或者鸟粪、灰尘等附着物覆盖,被遮挡部位便会被当作负载消耗能量,从而产生局部升温形成热斑。热斑的出现,轻则导致组件失效、发电量损失;极端环境下,还可能引发起火灾等不安全现象。因此,组件的高温抑制功能也成为行业关注的重点。
爱旭ABC组件,通过创新的防阴影设计+电池结构设计,在高温抑制功能方面有着优异表现。在TÜV北德的测试报告中显示,当组件被遮挡一小时后,传统组件温度升至140-160℃,而ABC组件产品能有效控制在100℃以内,有效降低了热斑风险,保卫电站安全。
结语
光伏用地已经成为一个行业共性问题,土地资源稀缺、租金成本抬高、税费增加,土地合规要求收紧等都已是光伏电站用地不可避免的挑战。在此背景下,作为集中式光伏项目的投资者、开发者,唯有通过选择更高价值的产品,实现降本增效,才能最大化地保障项目的经济性。
据了解,目前爱旭股份正与华能清能院等权威机构积极开展ABC组件的实证合作项目,包括华能嘉峪关戈壁项目和华能烟台海上项目等。后续还将进一步布局沙漠、山地、丘陵等环境下的实证基地建设,确保ABC组件产品在不同的场景之下,保障电站以更低的度电成本获得更高的发电收益。