《光伏“标准尺寸之争”再起》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-31
  • 从156毫米、166毫米、182毫米再到210毫米,近两年,关于光伏硅片“尺寸”的争论,从未停息。2019年,166组件和210组件的激烈对垒打开了大尺寸硅片“尺寸之争”的大门,而182组件在2020年成为了210组件的有力竞争者。
    “毫米”之争的背后,不仅是对尺寸的突破,更是一场光伏产业降本增效、实现全面平价上网的技术竞逐,由此带来的组件、辅材以及产品性能的改变,都成为企业战略选择的关键考量。
    阵营更加清晰
    随着光伏企业的大尺寸产品扩产规划相继发布,182、210硅片阵营愈发清晰,182硅片阵营主要以隆基、晶科、晶澳等7家公司为代表,并于2020年6月联合倡导建立了182光伏硅片标准(M10)。
    晶澳科技向本报记者表示,该公司于2020年5月推出了基于182硅片的组件,当年10月在国内首次出货,后续陆续出货至欧洲、北美等成熟市场和新兴市场,广受欢迎。“预计2021年底,182系列组件出货量比例将达到公司整体出货量的50%甚至更高。”
    “我们目前主要售卖的一款182尺寸产品,是72片电池的单面和双面组件。年初销售量达到了2GW,签单及意向订单达到了12GW。”隆基乐叶高级产品经理李绍唐向记者透露。
    晶科能源的Tiger Pro系列,也是基于182尺寸的产品。“今年新增的产能,从硅片、电池到组件都将规划生产Tiger Pro。”晶科方面透露,“目前排单量已经超过10GW。”
    天合光能、东方日升、中环股份等8家企业也于2020年11月联合发布了“光伏210标准化倡议”。中环股份副董事长、总经理沈浩平表示:“公司210尺寸硅片需求量很大,预计全年出货量在40-45GW左右,会通过技术驱动、项目扩产等方式,争取全年出货达到50GW以上。”
    “天合光能基于210毫米大尺寸硅片推出的Vertex至尊系列超高功率组件,最高功率可达670W,效率达21.6%。另外,至尊小金刚系列组件在功率、尺寸、重量、外观、安装简易性、负载、可靠性和安全性等关键领域表现出色。”天合光能相关负责人告诉记者,预计2021年底,该公司组件产能将达到50GW年产能规模,电池将达到36GW年产能规模。
    东方日升也针对210组件推出了系列新品 。“2019年12月,公司全球首发500W组件,不久后,与马来西亚TOKAI公司签署了世界上第一个500W高效组件项目订单,并快速完成了首批出货。波兰、巴西、韩国等重要光伏市场,均与公司签订了210系列产品的供货订单。”东方日升相关负责人告诉记者。
    表现如何各执一词
    从应用场景到实证表现再到发展前景,两大硅片尺寸表现如何?
    “在全产业链各个环节的努力下,182电池与组件的制造工艺已经完备且成熟。”据晶澳科技介绍,182产品在生产设备成熟度、工艺普及率、辅材成熟度、物流运输成本等方面均具备很大优势,一体化单瓦成本相较其他尺寸硅片的产品更低,并且在电站初始投资以及度电成本方面优势明显。
    李绍唐表示,182尺寸产品在设计之初对产品各方面进行了合理性考量。“在系统端、逆变器的配套上兼容,有利于产品全生命周期的维修与替换。”
    晶科能源也指出,182组件基于系统最优光伏组件尺寸的逻辑出发设计,综合表现优异,是从全产业链环节确定的最佳组件设计方案。
    有业内人士则持相反意见,认为210硅片因具有较强的降本增效能力,且在技术层面兼容性更强,以210为标准是降低光伏度电成本、实现光伏全面平价上网的最优选择。据东方日升介绍,“210系列产品及电池、组件设计的标准化,给下游系统设计和产品选型带来了极大的方便和成本下降。”
    天合光能指出,“目前210产品线已经逐渐成熟并丰富,应用场景多样化,在市场上也开始大规模应用,需求和产能同步扩张,从长远来看,210将是市场主流的选择。”
    针对210组件量产、运输等方面的质疑声,天合光能表示:“210组件已于2020年正式量产并出货,当年底订单已超10GW。另外,600W+组件已于2021年3月正式量产。”
    东方日升指出,进入2021年以来,210系列组件配套产业链已取得全新进展。“年初,全球三大逆变器企业接连宣布适配210超高功率组件的逆变器落地上市,并于3月进入量产。7家全球领先的光伏跟踪支架制造商相继发布全面适配210超高功率组件的认证声明,是全球支架领域的又一次全面升级。3月初,玻璃厂商也先后宣布突破宽度瓶颈,完全适配210大尺寸组件。”
    天合光能表示,“回首这一年半以来,大尺寸组件的发展历程,各环节产能、产业链配套、技术成熟度、项目实测以及组件应用等都取得了长足的进步。以210硅片为例,据PVINFOlink统计,预计今年年底大尺寸硅片产能超220GW、210电池产能超过172GW、210组件产能将达到120GW以上。”
    “最佳标准”需市场验证
    “力主182硅片的企业认为它技术成熟,全产业链配套完善,还未到更新换代的时间节点。若全部换成210硅片,就需要重新投资,上新产线,旧产线折旧压力较大。”中国新能源电力投融资联盟秘书长彭澎告诉记者,“但是,因为组件功率的提高对于节约土地、减少非技术成本具有明显优势,所以整个行业向210尺寸的转换速度目前快于预期。”
    “据不完全统计,2021年,支持600W +组件的光伏玻璃实际供应量将超50GW,2022年将进一步放量至120GW以上,供应充足有保障。”东方日升指出,随着配套产业链逐步完善,将会更强有力地推动光伏全产业链合作,加速光伏度电成本下降。
    天合光能指出,超高功率组件对于传统组件的替代化进程正在加速。在硅片价格攀升导致组件成本上涨的今天,超高功率组件持续降低度电成本得到了投资方的认可。“得益于2019年中环股份突破性的推出210尺寸的硅片和天合光能等龙头组件企业推出210系列组件。光伏组件以往年均10W左右的功率提升速度被打破,一举从400W迈入500W乃至600W的时代,为降低度电成本提供了全新的思路。”
    “组件尺寸是否合适应由市场决定,组件尺寸适当增加,有助于系统降低系统成本,但有边际条件。随着尺寸的继续增大,成本下降趋势趋缓,反而带来机械载荷、隐裂等可靠性风险,在系统端增加了运输与安装的难度,对支架尤其是跟踪支架提出了严峻挑战。”晶澳科技认为,不仅要增加组件尺寸来提升功率,更需要专注于产品技术进步和转换效率的提升。
    李绍唐指出:“在‘30·60’双碳目标下,光伏产业还会有更广阔的发展空间。与其纠结尺寸,不如思考未来光伏技术创新的方向,回归到光伏技术的本质,进一步推动电池组件转换效率提高,推动系统发电能力提升,不断降低光伏度电成本。”
    “究竟哪种尺寸的硅片更合适,基本上都是企业自发行为。无论是电站投资企业还是设备企业,还是要根据市场实际情况选择。”彭澎说。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/guangfu/2021/03/31/detail_2021033194507.html
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-03-18
    • 这些年,光伏技术一直在快速地发展,电池方面高效PERC,双面电池、黑硅等技术陆续投入大批量生产,N型与异质结技术也开始有一定市场份额;组件方面双玻、半片、多主栅、叠瓦等技术也进入大规模产业化阶段。我们再看来单晶硅片方面,除了在拉晶、切片等环节取得很多技术突破(如多次拉晶技术、金刚线切割技术等)之外,另一个值得关注的现象就是单晶硅片的尺寸存在着变大的趋势。 在2010年之前,单晶硅片主要以对边距125mm(硅棒直径f164mm)的小尺寸硅片为主,并有少量对边距156mm(f200mm)的硅片,2010年后,156mm硅片的比例越来越大,并成为行业主流,125mm的P型硅片在2014年前后基本被淘汰,基本仅应用于一些IBC电池与HIT电池的组件。在2013年底,隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克5家企业联合发布了M1(156.75-f205mm)与M2(156.75-f210mm)硅片标准,在不改变组件尺寸的情况下,M2通过提升了硅片面积(提升2.2%)使组件功率提升了5Wp以上,迅速成为行业主流并稳定了数年时间,期间市场也存在着少量M4规格(161.7-f211mm)的硅片,面积比M2增加了5.7%,产品以N型双面组件为主。 到2018年下半年,因市场竞争加剧,诸多企业再次把目光投向硅片,希望通过扩大硅片尺寸提升组件功率以获得产品竞争力。一种思路是沿着M2的推出思路,不提高组件尺寸的情况下继续提高硅片对边距,纳入考虑的尺寸包括157、157.25、157.4mm等,但获得的功率增加比较有限,另一方面增加了对生产精度的要求、还可能影响了认证兼容性(如无法满足UL的爬电距离要求)。另一种思路是是沿着125mm提升到156mm的思路把组件继续做大,如158.75mm规格的倒角硅片或全方片(f223mm),后者将硅片面积提高3%左右,使60片电池组件的功率提高了近10Wp;同时一些N型组件制造企业选择了161.7mm对边距的M4硅片;另外也有企业在准备推出166mm对边距的硅片。 那么我们来分析一下,为什么硅片尺寸会变得越来越大呢? 1.从生产的角度来看,电池、组件以片/块来计的生产速率(片/小时、块/小时)基本固定,提升硅片尺寸可以使单位时间产出的电池、组件功率获得提升,这样分摊到每Wp的设备、人工乃至公司的其他成本都将减少从而降低了电池和组件的制造成本,这在125mm硅片切换成156mm硅片时尤为明显。 2.从电站系统成本的角度来看,以地面电站为例,相同效率下,因硅片尺寸增大获得的高功率的组件保持着同样的串联数量,因此单体支架上的组件功率就会相应提升,平摊到每Wp的支架、桩基的成本就将降低;在大组件对人员搬运、安装速度影响不大的情况下,按Wp计的组件、支架安装效率就会提高;由于单位方阵的容量由逆变器决定可视为固定,这样高功率组件会使汇流箱或组串逆变器的用量减少,支架用量的减少会使方阵的占地面积缩小(考虑到支架的前后间距和左右间距),同时支架与占地的减小将会使电缆的用量得到削减。根据相关测算,使用166mm硅片的425Wp组件将比使用M2硅片的380Wp组件(均为72片电池版型)节省至少5分/Wp的BOS成本,如果使用跟踪支架或是在海外人工成本较高的地区,节省的BOS成本将进一步提高。 综合以上两点来看,在设备生产与人员搬运允许的前提下,硅片的尺寸应尽量做大,这样可以获得更多的电池组件成本与系统BOS成本节省,基于这个理由碲化镉薄膜电池代表企业FirstSolar直接把组件尺寸从第四代的1200600mm提升到20091232mm,近2.5m2的组件面积与35kg的重量应是其综合分析后得到的极限值。对于晶硅组件,也该像125mm调整到156mm一样借这次行业变更的机会调整到一个能稳定多年的更具性价比的尺寸。根据微信文章《大尺寸硅片,单晶更容易实现!》,硅片做大的主要制约因素在于电池的扩散炉,在硅片尽量做大而扩散炉直径有限的背景下,有一定倒角的单晶硅片应该比全方单晶硅片有一定优势。 总之,硅片变大可以为光伏产业带来明显的价值,主要企业应借此次机会尽快统一一个能够相对稳定多年的尺寸规格,从而减少产线改造与组件认证费用上的重复投资,166mm单晶硅片现阶段看起来作为产线兼容的最大尺寸是相对不错的选择。
  • 《光伏电池技术路线之争愈演愈烈》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-10-01
    • 目前异质结的概念在市场上已是如火如荼,极端的假设条件下,业内已经有人开始计算异质结成本追平PERC的可能性,但目前看来,专业电池企业及二线企业在异质结技术的推进速度上明显比头部垂直一体化巨头更快,这是“创新者的窘境”光伏版,还是巨头企业的“明月照大江”,现在还不好下结论。   但可以肯定的是,中短期内市场必然要面临PERC、异质结、TOPCon共存的一个产业格局,企业间的技术大战已经悄然掀起。   异质结电池真的来了   异质结太阳能电池最早是由日本三洋公司于1990年开发,前期设备以进口为主,国内较早布局的企业为汉能、钧石、晋能、中智等,生产规模较小,属于小众市场,而随着异质结设备的国产化,国内光伏企业,尤其是二线乃至三线企业纷纷宣布要进军,目前国内的产能规划已超过了50GW,业内普遍预测,异质结电池短中期之内转换效率将会突破25%。   不过,虽然目前计划投资异质结电池与对此进行研究的企业很多,但切实拿出成果的很少,量产规模普遍不大。   “老玩家”中,晋能的异质结量产平均效率已达23.85%,预计年底可达24.2%,据晋能科技总经理杨立友表示:“目前晋能科技异质结产品的成本是PERC的138%,我们对下降至108%的水平比较有把握,这只是比较保守目标。”   钧石能源则另辟蹊径,于今年的snec展会上极具创意的推出了HDT多晶异质结双面组件,据称,其电池的转换效率高达23.5%,成本却比PERC低了10%。   “新玩家”中,东方日升(300118)是前十组件出货商中第一个对异质结组件进行量产的,在最新的半年报中,东方日升表示其异质结电池最高量产效率已高达24.2%,最高组件效率高达22%以上,首批实现9BB异质结半片低温焊接封装工艺,半片异质结组件转换效率突破21.90%,首年的衰减率不超过2%,30年衰减率不超过16.5%。除此之外,公司还提到要将异质结与叠瓦技术相结合,目前已完成前期工作,可快速试产。   前十出货的组件企业中,除东方日升外只有阿特斯切实有异质结的产能规划已经开工,预计2021年一季度出货,天合光能在半年报中透露其有关异质结的科研进展称近期即将完成HJT产品的TUV认证,但并未进行产能规划。   专业太阳能电池制造商也已入局,通威HJT电池研发产线于2018年底便已经启动,2019年6月正式运行,截止至2019年报,HJT电池最高转换效率已经突破24.6%,但在半年报中未披露有关HJT技术的具体进展。   银浆是“N时代”的锁,MBB是钥匙   不过异质结电池想实现产业化,成本依然是决定性因素。   银浆成本是制约异质结电池成本的最主要因素,异质结电池需要更多银浆,而且是价格更贵的低温银浆,根据2019年光伏产业发展路线图的统计数据,P型电池银浆消耗量约114.7mg/片,这其中还有32mg为背银。异质结电池双面都要刷银浆,消耗量为300mg/片,数量上相差接近三倍。   据安信、华创等研报统计,低温银浆主要由京都电子KEM垄断,售价约达6500-6800元/kg,而高温银浆售价为4500-4800,按照2019年的平均值300mg/片来计算,每片电池片的银浆成本高达1.95元,而PERC电池即使同样使用KEM的银浆,每片成本也仅在5毛左右,如果使用国产高温银浆这个价格还会更低。相比之下,靶材成本甚至设备折旧成本反倒是显得无足轻重了。   产业目前也在为银浆成本的降低而努力,一方面推进低温银浆国产化和银包铜等方式降低银浆价格,另一方面则则是通过MBB等技术手段降低银浆使用量,根据SOLARZOOM新能源智库所说,银包铜+无主栅甚至可以追平PERC的银耗。   但是目前来看,虽然高温银浆的国产化进展如火如荼,但低温银浆市场中日本KE依然处于绝对垄断地位,为了保障利润,国内目前实现规模化出货的仅晶银、帝科、聚和等少部分企业可以做到试探性量产,且产能并不充裕,银包铜技术也不成熟。   所以中短期内,电池企业自身节省银浆使用量的技术,将是异质结电池缩小与PERC成本差异实现量产的关键所在,这其中最主要就是MBB技术。   虽然MBB技术应用的主要目的是为了减少电池功率损失,提高导电性和降低碎片率,但是由于增加主栅数量过程中主栅宽度逐步缩窄、细栅宽度逐步减小,客观上导致了银浆消耗量减少,拉近了异质结与PERC的成本差距。   根据2019中国光伏产业发展路线图所示,2019年9BB电池片涌入市场,市占率16.5%,比5BB电池节省银浆25%。   因此,9BB乃至12BB、无主栅等技术与N型硅片相结合的技术目前已成为异质结电池量产并追赶PERC的重要技术手段,不但增效更是降本,目前量产异质结组件大多采用MBB技术,东方日升半年报中称,公司成为首批实现9BB异质结半片低温焊接封装工艺的供应商,在天合光能的半年报中也有相关研究,将N型MBB切半双面双玻和单玻组件实现量产能力作为公司研发目标之一。   PERC和TOPCon的防守反击   当然,短期之内市场依然是PERC的天下,PERC的扩产依然如火如荼,而中长期来看,TOPCon与异质结哪个更优也需要拭目以待。   或许是无心插柳,愈演愈烈的大尺寸技术客观上延长了异质结电池落地的时间,因为目前国产异质结设备主要的加工尺寸为G1和M6,且异质结产线建成后技改难度较大,许多企业希望设备尺寸可以由210mm向下进行兼容,以应对尺寸上的风险,给国产设备厂家增加了工作量。   短期来看,异质结不管是量产效率还是实验室效率,想要拉开PERC三个点的以上都不容易,隆基在2019年宣布,PERC电池的实验室转换效率达到24.06%,正式突破此前业内定义的24%的天花板,半年报中显示,隆基的量产记录也已经突破了23%,天合半年报中披露新建PERC产线转换效率达到22.8%-22.9%,晶澳年报中称量产效率已达到22.7%。   中期来看,异质结面对TOPCon优势也并不明显,鹿死谁手尚未可知,因为PERC生产线可以通过改造升级为TOPCon生产线,参考中利腾辉6月10日公告的,同时技改1GW TOPCon全产线和新建1GW异质结全产线的项目预算(电池+组件),拟投资金额分别为3.75亿和12亿,建设周期分别为18个月和24个月,成本相差了3.2倍。即使只考虑设备及安装费用,二者也分别为2.75亿和9.7亿,相差了3.53倍。   因此,通过技改PERC产线升级TOPCon无论是成本还是时间,都远远小于异质结,几乎可以默认中长期的未来,至少龙头企业现有PERC产能中大部分都可以升级为TOPCon产能。   头部出货企业中,晶科、天合光能一直是TOPCon电池的先行者,根据中国光伏委员会发布最新发布,晶科创造了的TOPCon双面电池24.87%(全面积)和24.90%(孔径面积)的中国最高效率,甚至曾在官微文章《关于Tiger Pro,你想问的都在这里》中明确表示:“比较TOPCon以及异质结,我们综合比较几个维度,目前我们是选择了TOPCon。”目前晶科的Tiger-N型组件已经量产。   天合在半年报中披露,TOPCon电池的实验效率达到24.58%,公司目前量产最高批次平均效率达到23.8%,研发扩散工艺并成功导入TOPCon生产线,黄河水电量产效率达到23.2%,中来则制定了效率>25%的研发目标。   长期来看,光伏产业技术路线又该如何去走呢?强者恒强的产业格局又是否会被打破?