《国电投实证数据:TOPCon组件单瓦发电量较IBC高1.16%》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2025-02-28
  • 在光伏电站的建设过程中,产品选型是一个至关重要的环节,其可靠性和经济性直接影响着电站的长期运行效益和投资回报率。

    国家电投集团黄河公司、大庆黄和光储实证研究有限公司党总支书记、执行董事汪洋在2025光伏发电项目技术经济性论坛上介绍,他们对电池组件、逆变器、跟踪支架等零部件进行了全面实证实验。实证数据显示,在全年数据对比下,N型TOPCon组件平均单瓦发电量最高,分别较IBC、PERC组件高1.16%、2.87%。

    报告指出,PERC组件具备低温优势、温度系数高,在≤25℃温区发电增益显著。但在夏季高温时功率损失大,全年综合表现受限。

    从实证实验数据看,TOPCon组件平衡性最佳,且温度系数适中,双面率可达80%以上,可通过雪地反射增益弥补低温增益劣势(冬季背面贡献15%-25%)。加之系统适配性较高,低温时Voc升幅可控,可减少组串超压风险。

    而IBC组件低温增益高,温度系数优于PERC,但双面率较低导致雪地背面增益不足,仅10%-15%,相较于TOPCon较低。但用过弱光补偿,在晨昏时段弱光响应优势显著,可部分弥补背面增益劣势,发电量接近TOPCon。

    汪洋总结,光伏组件发电性能主要受温度、双面率等综合因素影响,产品选型应根据当地的气象条件选择产品的参数,组件双面率越高背面增益越高。他建议,组件采购招标时,可对双面率参数进行约定。尤其在高纬度地区,早晚组件背面大阳直射或地面反射时间长强度大的项目,高双面率组件对发电量增加尤为明显,组件运行温度低于25℃时,温度系数越高温升正增益越高,组件运行温度高于25℃时,温度系数越高温升损失负增益越大,因此组件采购招标时需考虑当地的温度情况。而对于土地成本较高的区域,可有限选择大尺寸组件。

    光伏逆变器实证结果显示,发电量最高的是组串式逆变器,其次为集中式逆变器。不同厂家组串式逆变器最大发电量差异在1.7%范围内,不同技术路线逆变器效率均达到98%以上,一线逆变器厂家发电量较为稳定。

    此外,受低负载条件的影响,当负载率低于30%时,逆变器的整体效率显著下降。特别是当负载率仅为5%时,逆变器效率仅为85%,低于实验室条件下达到的97%效率。值得注意的是,全年中有44%的时间逆变器运行在低于30%的负载率下,而在极端月份(6至7月),这一比例甚至超过50%。对于集中式逆变器而言,在低负载情况下,效率下降更为明显。

    汪洋表示,组串式逆变器发电量高的核心原因有两点:

    一是多路MPPT设计,组串式逆变器通常支持多路独立MPPT,每路独立跟踪不同组串的最大功率点,可减少因阴影遮挡、组件老化或污染导致的失配损失。

    二是在动态响应能力方面,组串式逆变器对辐照、温度变化的响应速度更快,可避免集中式逆变器因多组串并联造成的功率波动。

    在光伏支架方面,不同类型支架双轴支架年累计单位兆瓦发电量最高,其次是斜单轴支架、平单轴支架,分别较固定支架单位兆瓦发电量高22.52%、17.52%和5.09%,但固定支架度电成本最低,其次是柔性支架,最高是双轴支架。

    此外,跟踪支架故障率明显高于固定支架,增加运维成本。汪洋建议,支架选型应综合考虑投资成本、运行成本,选取度电成本最低的支架类型,平单轴支架因低LCOE成为多数场景的性价比之王。

    柔性支架则具备较高的场地适应性和投资优势,选择柔性支架时应注重支架结构的优化,尤其是在大风环境下柔性支架结构稳定性,对于大跨距长排柔性支架,应增强端部斜拉基础结构,同时应考虑基础的施工和投资。柔性支架适用场景多为农业复合类等敏感性项目,需考虑政策占地风险。而固定可调支架发电量高于固定支架,但运行调节成本较高,应考虑自动化调节结构的实现,同时对于寒温带土地存在冻拔冻胀的地区,基础不均匀沉降对支架稳定性挑战巨大,若选用固定可调支架,支架结构上应能应对基础不均匀沉降的调节问题。

    据悉,由国家电投集团黄河公司建设的国家光伏、储能实证实验平台总规划布置实证实验方案已达640种,该平台分期五年建成,每年不少于100种方案。实证实验平台涵盖了光伏组件、逆变器、支架、储能产品、储能系统、设备匹配等实证实验区,定期将实验数据成果全球对外发布,这些数据成果可为新技术、新产品、新方案实际应用效果提供科学的检验对照数据支撑。

  • 原文来源:https://solar.in-en.com/html/solar-2447324.shtml
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    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
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    • 随着光伏行业的发展,TOPCon技术凭借低成本、高效率、高产业链配合度等多种优势,已明确成为未来5年的主流技术。得益于其高达90%的双面率,TOPCon在沙戈荒大基地等典型双面场景下比BC提高单瓦发电能力1.5%以上,具备更高的综合发电效率。TOPCon高双面率和优异的低辐照性能使得其在全球所有双面场景中,尤其是在电力市场化交易环境下,都能带来卓越的发电量和收益,充分满足全球广泛的电力市场需求。 更高双面率&综合发电 TOPCon备受大基地青睐 重视组件高双面率已成行业共识, TOPCon技术凭借先天结构性优势,在市场中脱颖而出。随着TOPCon 2.0时代到来,TOPCon组件双面率提升至85%,最高可达90%;据BC最近的数据显示,其双面率为75%,最高可达80%,TOPCon的双面率比BC的双面率高出10-15%。 由于不同的场景下反射率差异,组件带来的发电增益也不同。在沙漠、戈壁、荒漠等典型的大型地面电站场景中,地面反射率较高,TOPCon组件更高的双面率带来更强的背面发电能力,可有效提升整体系统发电量。 这也与首个国家级光伏、储能实证实验平台大庆基地的实证结果一致:对比全年数据,同一应用场景下,得益于高双面率,TOPCon发电量最高,高于BC。国电投的实证结论说明:在大基地场景下,TOPCon组件是更优的选择。这也体现在TOPCon组件市场占有率远高于BC组件这一事实上。 双面率作为提升综合发电效率的核心路径,仍然是行业发展的必然趋势。根据权威第三方InfoLink的最新数据,2025-2028年全球双面场景占比将达到86%-88%,接近90%。这就意味着,TOPCon组件不光为大基地典型双面场景带来价值增益,更为全球范围内双面场景带来显著价值。 更优低辐照性能 TOPCon护航电力市场交易下 高电价时段发电量 相对于BC,TOPCon产品具备优异的低辐照性能,因此其单瓦发电能力更高,带来的发电增益越多。数据显示,全球90%的地区都是低辐照环境,这直接关系到客户的投资收益,不容忽视。因此TOPCon在全球占比90%的低辐照环境下都是大显身手的用武之地。 在新能源上网电价市场化改革下,能够在早晚高电价时段发更多电、具有更低度电成本的光伏产品更有竞争力的,可以实现收益最大化。TOPCon优异的低辐照性能使得其在高电价时段的发电量更高,从而捕捉更高的市场化电价,可以提升投资回报率,进而提高整体的收益。 天合光能高价值解决方案 百MW电站增益239.6万元 作为N型技术先行者,天合光能深耕TOPCon技术路线,其TOPCon产品不仅在大型地面电站场景表现卓越,更因其高发电性能和适应性,广泛适配全球市场化电价交易场景,为分布式、工商业、电力现货交易等多元场景提供最优解。 天合光能于3月下旬推出天合光能沙戈荒大基地解决方案,完全立足于电力市场化需求,重构光伏电站设计及投资回报逻辑,更具备极致度电成本,成为沙戈荒大基地优选。据测算,市场化交易下,即天合光能i-TOPCon Ultra组件搭配跟踪支架系统较TBC+行业跟踪加权电价至少提高1.1分/度,100MW电站年收益增加239.6万元,IRR提高0.97%。 TOPCon技术凭借其优异双面率和低辐照性能,不仅在传统的沙漠、戈壁、荒漠等大型集中式地面电站场景中优势明显,在全球多种场景中均有卓越表现,广泛适用于全球范围内的双面应用及电力交易场景。 随着光伏市场持续扩容与平价上网趋势加速推进,TOPCon双面组件将在全球范围内实现更广泛应用。以天合光能为代表的技术领先企业,正通过高效TOPCon产品及高价值解决方案持续推动光伏电站降本增效,助力全球绿色能源转型进程。
  • 《国家电投集团发布光储实证蓝皮书(2024)》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-12-13
    • 12月4日至6日,由中国光伏行业协会、宜宾市人民政府共同主办,以“跨越周期 创绿未来”为主题的2024光伏行业年度大会在四川宜宾举行。国家电投集团在会上发布了《国家电投集团光储实证蓝皮书(2024)》,受到行业广泛关注。本期微信刊登蓝皮书实证数据成果,以飨读者。 气象主要实测成果 参照IEC61724标准在场站不同方位布置气象站,开展基地辐照、温度、光谱紫外、风速风向等气象数据监测,为各对比区的实证实验提供公共气象数据,为该区域光伏电站设计提供多年连续实测气象数据。 12023年水平累计总辐照量1389kWh/㎡,较2022年1450kWh/㎡下降4.39%,较多年历史平均辐照1432kWh/㎡偏低,但瞬时辐照强度最高达到1402W/㎡,为历史最高。22023年平均温度5.48℃,较2022年的4.93℃高0.55℃,较多年历史平均温度5.2℃高0.28℃,全年最高温度35.30℃,较2022年高3℃,最低温度-33.20℃,较2022年低4℃。32023年降雨集中于7-8月份,2022年降雨量为734.2毫米,2023年降雨量为596.2毫米。42023年降雪从10月中下旬开始,持续至第二年3月初融化,积雪期长达140天左右,2022年降雪量为6.7毫米,2023年降雪量为16.2毫米,雪地背面辐照占比最大,在50%-60%之间。5应用场景较丰富,2023年应用场景包括薄雪地、土地、矮草地、高草地、连续性水面、冰地、雪地等,较2022年相比,由于雨水充足,在8-9月和10月分别出现了连续性水面和冰地两种应用场景,其背面辐照占比分别为10%和13%,其余应用场景背面辐照占比与2022年相比基本一致。 组件主要实证成果 组件实证对比区涵盖大庆基地12个厂家,29种类型组件;甘孜基地11个厂家,20种类型组件。包括P-PERC、N-IBC、N-TOPCon、薄膜等不同技术类型组件,210mm、182mm、166mm、158mm等不同尺寸电池片组件,设计安装144片、132片、120片、110片等不同版型组件,并布置不同背板、不同胶膜和不同边框的辅材组件。 1不同技术类型组件单位兆瓦发电量与往年同期相比趋势基本一致,均为N型高效组件发电较优,TOPCon组件发电量最高,较IBC、PERC多年平均分别高2.45%、3.02%。不同尺寸电池片组件多年来发电趋势基本一致,大尺寸电池片组件发电量略高,且相同技术相同电池片尺寸不同厂家组件发电量存在差异,最大差异为1%。2大部分厂家实测衰减率满足厂家承诺值,部分厂家衰减率较大。其中TOPCon衰减率1.57%-2.51%,IBC衰减率0.89%-1.35%,PERC衰减率1.54%-3.80%。3组件运行温度集中于5℃-35℃,占全年运行时长的55.3%。4组件运行辐照集中于600W/㎡-1000W/㎡,占全年总辐照量的58.54%。 逆变器主要实证成果 逆变器实证对比区包含大庆基地6个厂家、10种逆变器;甘孜基地7个厂家、11种逆变器。包括组串式、集中式、集散式三种不同技术路线、不同厂家、不同功率器件逆变器。 12022年和2023年,不同技术、不同厂家逆变器实验室测试效率基本在98.5%以上,达到厂家承诺值。经两年运行后,2023年实测效率基本在98.45%左右,逆变器效率略有降低,幅度0.05%-0.08%。2国产IGBT逆变器经过两年运行未发生故障,性能稳定,逆变效率均为98.76%,达到厂家承诺值,且在各个功率负载下的逆变效率与进口IGBT一致,相差在0.01%以内。在环境温度0-20℃之间时,两者相比,运行情况基本一致,但在0℃以下或20℃以上,国产IGBT的运行温度较进口高4℃左右。3不同厂家、不同技术逆变器实测频率、谐波、闪变、三相不平衡度等均满足电能质量相关标准要求。 支架主要实证成果 支架实证对比区包含大庆基地7个厂家,21种支架,共66种设计方案;甘孜基地7个厂家,6种支架。包括固定、平单轴、斜单轴、垂直双轴、垂直单轴全维、柔性、固调、竖向等不同类型支架,涵盖不同倾角、不同高度、不同间距等设计方案。 1大庆基地不同类型支架发电差异较大,跟踪支架发电最优,其中大庆基地2023年与2022年全年发电趋势基本一致,双轴跟踪、垂直单轴、斜单轴和平单轴(带10°倾角)、全维支架、固定可调支架全年分别较固定支架发电量增益依次为26.52%、19.37%、19.36%、15.77%、12.26%和4.41%。甘孜基地双轴支架上半年累计发电量最高,其次分别为斜单轴支架、全维支架、平单轴(±60°)、平单轴(±45°)及柔性支架,分别较最低固定支架高30.67%、26.62%、13.60%、5.25%、4.30%及3.11%。2不同类型支架发电量受季节影响较大,特别是平单轴(带10°倾角)、平单轴(带5°倾角)、平单轴(0°倾角)支架,全年夏季发电量最大,较固定支架分别高31.15%、36.91%、34.74%;冬季发电量最低,较固定支架分别低13.75%、21.09%、24.69%。平单轴支架与固定支架相比,日发电曲线更扁平,在早、晚用电负荷高峰时输出功率较大,与电网日用电负荷更匹配。32023年全年柔性支架发电量较固定支架低1.93%,与2022年相比实证结果一致。柔性支架运行中两侧固定立柱长期受力向内侧逐渐倾斜,2023年倾斜角度已超过3°,且由于支架立柱倾斜导致钢索弯曲度增大,组件的方位角发生变化,从东向西偏差最大达4°。可见柔性支架应重点关注柔性支架结构、可靠性。 储能产品主要实证成果 大庆基地储能产品实证对比区涵盖电化学储能、电磁储能、机械储能3大类技术,磷酸铁锂、三元锂钛酸锂、全钒液流、超级电容、混合电容、飞轮储能6个厂家7种储能类型。 1各类储能系统损耗较大,对系统效率产生不利影响。磷酸铁锂储能(1000kW/1680kWh,0.5C)系统损耗最大,全年损耗为5万kWh,占储能系统总充电量10%左右。温度控制调节设备是主要损耗来源,占系统总损耗70%-85%,其中,磷酸铁锂储能电池空调损耗最大,全年接近4万kWh。2储能系统效率受温度影响较大,环境温度在5-20℃时储能系统效率最高,达到82.66%,在-10℃以下或20℃以上储能电池系统空调损耗增大,系统效率分别为77.73%、72.52%,下降了5%-10%,环境温度较高时对储能系统损耗影响更大。3实测储能电池簇SOC一致性较差,磷酸铁锂储能电池簇出现过同时刻SOC分别为100%、95%、100%、58%的情况,不同簇之间最大差异达42%。造成单个电池簇SOC充电至100%或放电至5%(充放电限制条件),其他储能电池簇即便未达到100%或5%也停止充放电,带来部分储能电池簇充不满放不尽。 光伏系统主要实验成果 大庆基地光伏系统实证对比组件、逆变器支架的42种不同组合设计方案,监测光伏子阵系统实际运行工况参数,验证各种电气设备性能指标和系统发电能力。 1三种发电量最高的典型设计方案依次为:平单轴(10°倾角)、组串式、PERC210组合方案,平单轴(10°倾角)、固定、I厂家组串式、A厂家PERC182组合方案,固定、H厂家组串式B、D厂家N-TOPCon166组合方案。2不同匹配方案系统1-6月份上半年系统效率基本处于83%-90%之间,但各月系统效率差异较大,其中1-3月份系统效率最高,基本高于90%,4月份之后系统效率下降较多,系统效率基本低于85%。特别是跟踪支架1-2月份系统效率最高,3月份之后系统效率下降较大。3基地所在地区环境温度较低,实测温度损失较理论设计值低,不同技术类型的大尺寸组件温度损失较大,210mm尺寸组件较158mm尺寸组件高0.1%。 光储系统主要实验成果 大庆基地光储系统实证对比区设计布置光储系统和调频储能系统,其中光储系统包含5MW和10MW两种储能系统,配置磷酸铁锂、三元锂能量型储能电池和飞轮、超级电容、钛酸锂等功率型储能电池。 1不论是能量搬移场景或是快速调频场景,储能系统均能有效执行控制策略进行充放电或执行调频动作。25MW光储系统多年平均设计利用小时数为3000小时,实际有效利用小时数为3189小时,超过多年平均设计利用小时数,但略低于第二年设计利用小时数(3276小时)。10MW光储系统多年平均设计利用小时数为2500小时,实际有效利用小时数为2791小时,超过多年平均设计及第二年利用小时数(2663小时)。3储能充放电阈值为单一固定值的控制策略下,晴天储能电池基本可以实现一次满充满放,容量利用率(充电量与电池容量的比值,充电量达到储能实际容量时,容量利用率为100%)达到86%左右;多云天气下储能可实现多次浅充浅放,容量利用率达到77%左右;阴天天气下,储能电池基本不充不放,容量利用率在3%左右,利用率较低。 据悉,国家电投集团已经连续四年发布《国家电投集团光伏储能实证蓝皮书》,向全行业共享实证实验数据,为新技术、新产品、新方案推广应用与升级优化提供数据支撑,为不同典型气候区域光伏电站设计、设备选型、现场检测验收提供技术指导,为行业关键领域理论研究和技术创新提供研究方向,为产业链协同发展和可持续发展注入强大动力,为国家制定产业政策、技术标准等提供科学依据,为加快建设新型能源体系贡献力量。