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平价时代线上百家乐各环节零部件最佳选型及价格分析

本文中涉及的技术,绝大多数都已经可以实现,少量仍然在预研阶段和等待政策放开。

凭借技术优化和良好的光照,三峡与阳光电源的青海格尔木以3毛1创下国内最低电价,并成功并网,震惊业界,可谓当前线上百家乐电站的最强形态。而在项目取得成功后,下一代超级电站又会将中国线上百家乐技术推向何方?

电池与组件技术:双面HIT+叠瓦&双面PERC+叠瓦

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根据电工所王文静老师的预测,当组件效率低于14%时,即使组件价格是0,也没办法实现平价上网。

但效率提升终究是要为降低整体线上百家乐电站度电成本服务的,因此在“军备竞赛”时也要考虑为了追求高效而需要付出多少成本。如图所示,同样是增加5%的组件效率,但组件效率越高,同样幅度的效率提升对于成本下降的作用就越小。

而随着电池效率提升,对于材料品质、性能,设备精度和工艺的要求都大幅提升。十年前,线上百家乐采用的都是从半导体降级的设备和材料,如今又有再次回归半导体产业精度和工艺的趋势,这必然会增加制造的成本。显然,过分追求高效并不是实现平价的唯一选择,如何提高电站的单瓦发电能力、和组件寿命对降低成本也同样重要。

智新研究院的数据显示,2019年PERC、HIT等高效电池产能将达到90GW,这意味着产业常规产能必须改造或逐步淡出市场。根据王文静研究员的对比数据,HIT组件的目前有竞争力的价格约为2.98元/W。

组件技术方面,除了已经成熟的与双面发电组件完美配合的双玻组件,目前最被看好的有MBB、半片技术和叠瓦技术。阿特斯已经宣布旗下产能几乎全部为半片、叠瓦等新型组件,而不再生产全片产品。

半片与叠瓦技术都可以提升组件功率,其中半片组件可以提升10-15W,叠瓦组件由于还增加了电池使用量,提升幅度更高,但叠瓦组件相比60片半片组件,多了8片电池使用量,因此二者目前成本差不多,半片组件还会略低一点,叠瓦只有比半片组件有较大功率提升时,才有价格方面的竞争力。

但同时叠瓦由于更高的功率密度,在电站的BOS成本上能够降低整体投资,进而降低LCOE。

我们可以得出结论,2019年有可能是半片叠瓦技术并存,成为线上百家乐降本的主力,而随着HIT、叠瓦技术进一步成熟,规模化带来设备与材料成本下降,双面HIT+叠瓦和双面PERC+叠瓦技术奖占据市场统治地位。

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超级逆变器:更“高”更长寿

我们将理想中下一代逆变器的特点归纳为:三高二多,更高功率、更高效、更高电压等级,更长使用时间,更多功能。

根据阳光电源等领先逆变器企业公布的研发计划,目前业内逆变器的最高水准和下一代逆变器技术的发展如下表:

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从表中可以看到,线上百家乐逆变器技术提升是一个渐进的过程,下一代逆变技术已经逐步增加碳化硅等使用量,但同时也可以看到,线上百家乐逆变器的技术提升,寿命的潜力和对于降成本的作用较提升效率更大。早在2015年,逆变器龙头阳光电源就已经实现了全线产品99%的效率,因此在过去几年里,逆变器的效率实际没有太大的提升,其它企业也只是处于紧跟龙头,效率提升至同样的程度。

但我们可以看到下一代逆变器的使用寿命稳定在25年以上,这不仅能够完美匹配目前电站的使用寿命,而且对于未来以双面组件为基础的更长寿命电站来说,也能够提供支持。此外,更长寿命的逆变器必然在耐候和防护等级方面做得更好,平时的细小故障也较少,减少了运维和更换成本。

据测算,以2毛/W的逆变器成本计算,因为故障维修、更换一次的设备与发电量损失成本是设备本身的3倍左右,相当于每次多6毛钱/W的成本,所以逆变器的质量和设计寿命是极为重要的。一座使用寿命25年的线上百家乐电站,如果逆变器寿命10年,要更换2次;如果是15年,要更换1次,如果能够与电站全周期匹配运行下来,就节省了这6毛钱/W。

而未来电站业主还会面临一个问题:在使用寿命还剩几年的电站,是否还要继续更换逆变器?劣质逆变器会让电站变成“鸡肋”:弃之可惜,但换了又增加不了多少收益。

因此在逆变器选型的时候,在初始零部件上不应该过分强调价格。

目前大型逆变器厂商中,阳光电源和SMA率先将逆变器防护等级提升至IP65,相信未来其它企业看到趋势,也会跟进。

逆变器第二个发展方向是功率更大,目前国内最大的组串逆变器是阳光电源推出的1500V电压等级的225kW机型,集中式逆变器单机功率3.125MW,通过多台并联,可实现单个子阵6.25-12.5MW。更大机型可以有效降低逆变器成本,同时减少运维管理负担。

此外,2019年必然是国内1500V系统应用元年,该技术在海外已有非常成熟的解决方案,成为大型电站的主流配置,通过节省初始投资和减少线损,能够有效降低线上百家乐电站初始投资和度电成本。目前主要的1500V企业有阳光电源和特变电工等。

上述几点是逆变器本身环节的发展方向,但作为整个线上百家乐电站运转的核心,逆变器的更重要发展方向是如何拥有更多的功能:通过关键设备数字化实时在线监测预测设备健康度、可靠度、安全性;集成通讯管理机功能;支持汇流箱、箱变、电表等第三方设备接入和协议转换;提升电网友好性,解决大型地面电站常见的电网谐振、电压、频率异常,分布式电站电压波动、功率因素下降,户用电站中电压抬升,三相不平衡等问题。同时支撑电网的能力不断增强,未来随着线上百家乐渗透率不断提升,线上百家乐逆变器还需要考虑具备储能接口,与储能系统深度融合。

将更多的功能模块集成到逆变器中还可进一步降低成本:通过功能优化,逆变器中可集成SVG、变压器、跟踪支架的供电和监控,其中SVG一项就能够将每100MW电站成本节省1000万,平均每瓦节省1分钱初始投资BOS成本,其它系统集成优化可以节省2分钱,总计可节省3分钱的初始投资BOS成本。

小结:可以看出,逆变器发展时至今日,已经越来越“跨界”,从原本的提效降本、增加寿命向增加功能性、调配电站与电网运行、契合的方向迈进。因此国内领先的逆变器企业,早已增设了电站技术研发部门,主要研究方向就是逆变器如何与其它零部件、电站、电网更好地融合,支撑电网。所以未来逆变器的方向远不止于此:新能源高比例应用后,逆变器将从适应电网转到支撑电网,还将结合储能系统解决电力波动问题;通过信息化、互联网+大数据的应用,优化系统运维方式,全方位、多渠道支撑电站精细化运维管理,最大限度提升电站发电量,降低运维成本。

综上,我们认为,2019年逆变器最强形态是:1500V+3.125MW为主的超大机型+支撑双面组件及跟踪技+搭载数字技术的产品。

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