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      1. 硅片、電池、組件、支架 未來LCOE優化重點
        欄目:行業動態 發布時間:2021-01-08

        提升發電量的方法多、空間大,已成為平價時代的貢獻主力。

        雙面:性價比優勢日益明顯,適用絕大部分地區

        雙面組件即利用電站的地面反射光和折射光,在組件正背面實現同時發電,通常能提高單位面積的發電量10%以上(視具體地形)。目前,處于穩定性和實證效果考慮,雙面組件主要采用雙玻結構,即將3.2mm玻璃+有機背板均換成兩塊2.0mm的玻璃。從初始投資來看,雙玻系統的成本比常規單面要高0.15元/W,主要集中在組件、支架和人工成本上。

        發電側,雙面組件的增益取決于地形對光的反射情況,如在雪地則能實現20%以上的增益,因此日本、北歐等地區尤其青睞雙面組件,而在草地增益約為8%。光伏組件經過多年的降價,其成本占比也快速下降;而由于組件效率的提升,且雙面發電量增益按比例放大特性,因此雙面帶來的絕對增益在增大;根據我們的測算,最低等級的8%發電量增益即可實現比常規更低的LCOE和IRR,這意味著絕大部分環境的地面電站目前采用雙玻組件已經能夠實現LCOE的降低和收益率的提高。

        長期看,一方面隨著薄玻璃的生產工藝日趨成熟,各大龍頭也持續提高薄玻璃產能占比,預計薄玻璃的溢價會逐步消除,即雙玻組件相比常規組件的溢價將會繼續收斂;另一方面,隨著雙玻組件的規?;统墒旎?,在組件生產、搬運、安裝和設計各個環節成本仍將繼續下降。我們認為,雙面組件將加速滲透,并在兩三年內成為地面電站的標配選擇,以及部分資源較好的分布式電站選擇。

        雙面+跟蹤:1+1>2,地面電站標準解決方案

        由于大多數時候太陽光并非直射組件表面,因此組件并未持續處在最大功率點工作;而跟蹤支架的作用就是讓組件跟隨太陽角度轉動,增加單位面積的高輻照強度的持續時間,從而提高發電量。從支架類型看,除了主流的固定支架,還有固定可調、單軸跟蹤和雙軸跟蹤支架;固定可調支架一般只在一年調整1-2次,效果較差;而單軸跟蹤和雙軸跟蹤支架跟隨陽光實時轉動,為真正的跟蹤支架。

        單軸跟蹤系統的裝機成本增加約0.37元/W,主要來源于支架成本的增加。此外,由于跟蹤支架對運營穩定性、算法要求更高,電機電控零部件更換周期更短,預計還增加少量運維成本。

        根據我們的測算,中性假設發電量增加15%,運維成本增加10%,單面跟蹤系統(LCOE=0.399元/kWh,IRR=7.44%)性價比略低于常規系統(LCOE=0.394元/kWh,IRR=8.11%)。這意味著,若僅采用跟蹤支架而不疊加其他高效技術,則需要太陽能資源好,且廠商運營經驗非常豐富,技術成熟才具備性價比。

        雙面+跟蹤系統經濟性優勢明顯。雙面是組件技術,跟蹤是系統技術,兩者可疊加;但兩者并不是簡單的相加,其原理是發電量增益的乘法關系,最多可增加發電量30%-40%。根據實測數據,三個項目夏季增益在35%以上,冬季增加15%以上。

        疊加雙面后,系統全年增加發電量30%,我們測算的系統LCOE=0.367,相比常規系統度電成本下降7%;IRR=11.01%,相比常規提高2.9pct,顯著縮短資金回收期。

        跟蹤支架成本仍有下降空間。1)鋼材結構的優化。根據中信博關于“天智”系列跟蹤系統的介紹,1MW樁基僅需211根鋼材,其立柱數量相對于一般跟蹤系統減少40%以上,極大地降低了土建工程的成本;2)系統布局的優化。如采用貼合地形、直流組串供電等技術進一步節省系統成本。

        此外,領跑者計劃作為技術風向標,對技術路線有一定提前參考意義,跟蹤系統已有所體現。領跑者計劃歷史共有三期。2015年6月,山西大同采煤沉陷區作為首個光伏領跑者基地,規模1GW;2016年5月,內蒙古包頭等八個基地獲批為第二批領跑者基地,規模5.5GW;2017年9月,第三批領跑者計劃出爐,包括10個應用領跑者基地和3個技術領跑者基地,規模6.5GW。由于對效率的門檻和電價的競標要求,領跑者基地以單晶、PERC、雙面、異質結、跟蹤系統等為代表的高效技術應用比例遠高于市場,也為高效技術規?;峁┝朔趸耐寥?,成為技術風向標。


              硅片技術上,第一期即以單晶為主,市場后續印證。2015年首批領跑者的單晶占比約為60%,而彼時全球單晶市占率不到30%;后續兩批單晶占比持續提高至接近90%,從結果上看全球單晶占比也快速提高到2019年的60%+。究其原因,雖然金剛線技術的橫空出世對單晶革命至關重要,但超過10GW的高效需求對單晶的規?;约半娬緦嵶C反饋實現的高溢價亦不可忽視。

        電池技術上再次領先市場。2016年并網的首批項目單晶PERC比例已達到21%,2018-2019年并網的第三批則基本成為標配,同時還出現不小規模的N型技術;而從全市場來看,PERC產能于2018年起逐步釋放,并與2019Q3完成技術替代,領跑者計劃再次領先。



        組件技術上,雙面組件逐步獲得溢價認可。前兩批領跑者更注重硅片和電池環節的技術創新,推動了單晶和PERC的規?;?;第三批領跑者的一個特點在于雙面組件的占比超過50%,而彼時市場雙面占比約為10%。經過兩年驗證和雙玻組件的成熟,目前雙玻滲透率正加速提高;我們預計2020年雙玻占比將達到20%,并在兩年內快速提升至50%,五年內提升至60%。

        雙玻組件+跟蹤支架將成為下一個風口。根據我們的不完全統計,第三期國電投、中廣核、華能中標的多個基地子項目均采用了平單軸跟蹤支架+雙面的技術方案,其中內蒙古昭君項目中標電價低至0.27元/kWh,低于當地脫硫煤上網電價(0.29元/kWh),實現低價上網。根據中信博周石俊總的公開分享發言,跟蹤系統從第一批的不認可,到第二批的小規模應用,再到第三批的30%左右的占比,也充分證明了跟蹤技術在平價上網進程中的重要地位。

        雙面+跟蹤才能最大化發揮跟蹤的效果,隨著實證場景和數據增加,將成為未來光伏地面電站的標配。以雙面為例,技術并非新概念,而2019年才迎來爆發的原因之一就在于過去背面的額外功率難以量化,直接導致投資者在計算投資收益時趨于保守,影響其性價比判斷。而對于跟蹤支架來說,其可靠的發電數據更少??紤]到新技術的市場接受節奏一般從性價比具備理論優勢——少數項目率先試水(跟蹤支架當前階段)——區域性類似項目大規模采用(雙面組件當前階段)——全球大量項目采用——成為常規技術,預計爆發時點相對雙面略晚。此外,跟蹤支架項目設計經驗的豐富,穩定性的提高,地面電站占比的持續提高,國內投資者對其印象在逐步轉變都有助于其快速成長。

        總的來說,通過雙面+跟蹤系統,光伏的平均度電成本能實現7%以上的降幅,項目IRR提升3pct,增益幅度在組件降價空間越來越小,項目IRR普遍只有8%-10%的地面電站建設背景下尤其明顯。同時,隨著雙玻比例的提高,地面電站比例的提高,光伏公用事業屬性增強,跟蹤支架系統正面臨一個絕佳的產業鏈同步配套機會,光伏系統降本增效的大旗也將交到跟蹤支架手上,成為未來地面電站的標準解決方案。

        系統效率:組件、設計、EPC和運維精細化程度需全面提高

        系統效率(Performance ratio,簡稱PR)指的是由于系統中存在電池老化、電流損耗、設備損耗、不匹配等因素使得系統實際發電量低于理論發電量,其實際輸入電網電力與理論發電量比值稱為系統效率,目前一般在80%-85%。

        系統效率的影響因素較多,大致可以分為輻射度、直流電和交直流轉換三個損失環節。輻射度部分的損失優化主要涉及到系統設計和運維環節,如提高系統匹配度,降低陰影塵埃;直流電部分的損失減少主要涉及組件和逆變器的性能,低衰減、低溫升、高一致性組件,以及最大功率點跟蹤(MPPT)更優秀的逆變器能夠有所改善,這對EPC廠商的設備選型提高了要求,優質組件供應商也更受益;交直流轉換則主要是逆變器的損失,目前轉換效率一般在98%以上。

        因此,系統效率的提升手段較多,而一味的提高系統效率有可能導致發電量下降(如遮擋增加)和成本的上升(如增加額外不必要的線纜成本等),因此后續提升空間整體有限。但提升PR降低LCOE也是未來發展的大趨勢,優質的組件供應商、經驗豐富的設計院和EPC廠商將會更具競爭力。

        (文章來源:集邦新能源網)

         


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