如何合理的控制光伏發(fā)電度電成本？

　　如何提升光伏系統(tǒng)發(fā)電量降低LCOE（度電成本），總的來講我認為有三個方向需要努力：高效組件、高可靠性組件和智能化組件。我的報告簡單從三個方面來跟大家分享一下。

　　高效組件，包括了高效電池的研發(fā)和應(yīng)用，這是技術(shù)上最核心的部分。這里匯總了各種太陽電池技術(shù)的世界最高電池效率紀錄。這些結(jié)果，大家已經(jīng)很清楚了，我就不再一一細講了，這些紀錄，反映了各種電池技術(shù)的潛力。

　　目前PERC電池已經(jīng)開始進入了產(chǎn)業(yè)化的階段。我們來看一下PERC電池技術(shù)的研究歷程，從2010年到2014年，包括歐洲和亞洲的一些研究機構(gòu)和企業(yè)研發(fā)團隊，對PERC電池做了一系列的實驗室研究，早在2012年時，多個機構(gòu)已經(jīng)實驗了大面積PERC電池效率達到20%以上的實驗室效率。為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移打下了基礎(chǔ)。

　　在2014年，天合光能的國家重點實驗室研發(fā)的可量產(chǎn)單晶156的PERC電池效率達到21.4%的紀錄，2015年SolarWorld宣布其PERC電池效率達到21.7%。這是一個新的紀錄。

　　PERC電池的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)在臺灣和中國大陸的一線企業(yè)得到規(guī)?；a(chǎn)。PERC電池效率的產(chǎn)線水平在平均20.4%左右，電池效率還在持續(xù)優(yōu)化提升中，規(guī)模也在快速增加。在今年5，6月份美國NREL公布的最權(quán)威的世界最高電池效率圖的更新版里面，首次紀錄了天合光能在2014年研制的多晶PERC電池效率的世界紀錄20.8%，更新了2004年德國Fraunhofer ISE研制的小面積多晶PERC電池20.4%的紀錄。

　　除了PERC電池外，天合光能也在致力于更高效的太陽電池的技術(shù)工藝研發(fā)，例如IBC，HJT電池等。提升組件系統(tǒng)的發(fā)電功率，可以從電池，組件，系統(tǒng)三個方面的光學(xué)性能及電學(xué)性能考量。這里我列舉了幾個方向。例如，在組件端，光學(xué)優(yōu)化的方案有聚光焊帶的開發(fā)，電學(xué)優(yōu)化有低電阻焊接技術(shù)工藝的開發(fā)等。系統(tǒng)的溫度系數(shù)，工作溫度等都是影響實際發(fā)電量的要素。下面我會舉例說明各主要因素對高效發(fā)電的影響和解決方案。

　　低的LCOE主要有三個因素決定：高效率，高發(fā)電量，低成本。這里我舉一個例子，對于一個10MW的項目來說，效率每提升0.25%，相當(dāng)于功率提升約5W，可使BOS成本下降約0.8%，大約是2-3分人民幣。效率的提升，一個重要的因素是溫度系數(shù)，電池的開壓高，溫度系數(shù)就低，這里比較了普通電池，PERC電池，IBC電池由于開壓的不同對溫度系數(shù)的影響以及最終對發(fā)電量的影響。所以說，高效電池開發(fā)，提升電池的開壓，對降低溫度系數(shù)有益，如何有效散熱降低系統(tǒng)工作溫度也是需要考量的因數(shù)。

　　這里我們做了一個組件的工作溫度分布模型的模擬。另外，在低輻照的條件下，我們統(tǒng)計了各種電池的發(fā)電量的實際情況，發(fā)現(xiàn)IBC電池在200W每平方米的低輻照條件下發(fā)電量最高。剛才許博士也介紹了，高質(zhì)量單晶電池，低輻照表現(xiàn)更好一些。我們可以看到，以常州地區(qū)的氣候條件為例，我們對普通多晶組件和高效組件，在溫度系數(shù)，工作溫度，低輻照，LID等幾個方面做了比較，高效組件的發(fā)電量有大約2%的優(yōu)勢。

　　光伏組件和系統(tǒng)的可靠性問題

　　光伏組件的可靠性問題，很多是關(guān)鍵材料的問題。例如，EVA黃變和脫層、背板開裂問題、焊帶發(fā)黃問題等，組件長期使用后的材料老化問題。關(guān)于組件功率的常年衰減問題，美國NREL有一個統(tǒng)計，大約每年衰減0.7%，這已經(jīng)是共識。天合光能對自身的組件也做了功率衰減的檢測，從2008年來時的組件數(shù)據(jù)看，在0.7%的衰減率之內(nèi)。功率衰減的內(nèi)部原因，短期衰減主要跟電池相關(guān)，主要是PID，LID衰減。

　　而長期衰減主要來自于封裝材料，造成黑斑，黑線，背板開裂等可靠性問題。材料的老化以及引起EVA脫層以后，背板開裂等引起的水透會發(fā)生。短期和長期失效的模式是不一樣的。比如說，PID衰減可以在30%以上，有的甚至高達70%的衰減。常見的組件失效模式，我們做了一個歸類和發(fā)生率。熱斑，濕凍，濕熱是造成組件失效的主要原因。這個在TUV中國認證組件有數(shù)據(jù)分析，在美國NREL也有分析數(shù)據(jù)。熱斑問題，這里做了一個失效機理的流程圖，遮擋引起的電池局部高溫，反向偏壓和漏電流造成的旁路二極管升溫，是兩個關(guān)鍵失效模式，最后可能把組件燒毀。

　　在組件系統(tǒng)可靠性研究方面，國際上已經(jīng)有美國NREL，日本AIST，德國Fraunhofer等機構(gòu)在積極開展，中國也正在積極參與這方面的研究。例如，PID機理的研究，已經(jīng)作為國家863項目立項，由英利和天合共同承擔(dān)研究。對于耐濕熱的高可靠性組件產(chǎn)品，我們提出了雙玻組件的解決方案。因為無機材料玻璃的耐候性遠優(yōu)于高分子背板；玻璃不透水，高溫高濕下更好地保護電池片；組件不接地，對抗PID性能更加優(yōu)異等優(yōu)點。而耐熱沖擊的組件，我們認為采用導(dǎo)電膜材料，能改善性能。以前由于導(dǎo)電膜成本高沒法推廣。剛才我們上午聽專家報告了，導(dǎo)電膜的國產(chǎn)化已經(jīng)有前景。如果能夠普遍的采用，將對組件的耐熱沖擊可靠性是有益的。

　　智能化組件

　　第三個方面，我想簡要談一下智能化組件，我們關(guān)注到，組件失配的短板效應(yīng)，其實只發(fā)生在失配很嚴重的情況下，這個圖說明了只有在填充因子FF越大，其失效的短板效應(yīng)月明顯。智能組件，需要一步一步優(yōu)化，主要有組串或集中式優(yōu)化，組件級功率優(yōu)化，子串級功率優(yōu)化幾個階段的產(chǎn)品，由于成本因素，需要分別開發(fā)和應(yīng)用推廣。這里做了一個在50%輻照遮擋的情況下，有優(yōu)化器和普通不帶優(yōu)化器的組件功率的IV曲線，其最大輸出功率的區(qū)別是很大的。最大可以達到20%的差別。

　　還有一個易安裝組件結(jié)構(gòu)設(shè)計，是一個降低度電成本的方案之一。我們可以看到這個是我們傳統(tǒng)的組件，大家可以看到會面臨很多問題。那么如果我們把安裝支架跟組件一體化，那就很方便，可以快速安裝，降低安裝成本，對屋頂?shù)妮d荷也可以降低。并不破壞屋頂防水。這是易安裝組件的設(shè)計，也是天合的產(chǎn)品之一。

　　有專家研究了組件的最佳傾角問題。值得重視和需要系統(tǒng)計算的。分布式系統(tǒng)的組件安裝的最佳傾角設(shè)計，需要考慮屋頂成本，例如單位面積租金，面積，等參數(shù)。這里給出一個模擬和公式，可以對具體的情況計算出最佳的傾角設(shè)計，甚至允許有一點遮擋，找到最大發(fā)電量，找到最低度電成本的設(shè)計。