硅片、电池、组件、支架,未来LCOE优化重点

 虚拟化方案     |      2021-01-14 19:48

提升发电量的方法多、空间大,已成为平价时代的贡献主力。

双面:性价比优势日益明显,适用绝大部分地区

双面组件即利用电站的地面反射光和折射光,在组件正背面实现同时发电,通常能提高单位面积的 发电量 10%以上(视具体地形)。目前,处于稳定性和实证效果考虑,双面组件主要采用双玻结 构,即将 3.2mm 玻璃+有机背板均换成两块 2.0mm 的玻璃。从初始投资来看,双玻系统的成本比 常规单面要高 0.15 元/W,主要集中在组件、支架和人工成本上。

发电侧,双面组件的增益取决于地形的对光的反射情况,如在雪地则能实现 20%以上的增益,因 此日本、北欧等地区尤其青睐双面组件,而在草地增益约为 8%。光伏组件经过多年的降价,其成 本占比也快速下降;而由于组件效率的提升,且双面发电量增益按比例放大特性,因此双面带来的 绝对增益在增大;根据我们的测算,最低等级的 8%发电量增益即可实现比常规更低的 LCOE 和 IRR,这意味着绝大部分环境的地面电站目前采用双玻组件已经能够实现 LCOE 的降低和收益率 的提高。

长期看,一方面随着薄玻璃的生产工艺日趋成熟,各大龙头也持续提高薄玻璃产能占比,预计薄玻璃的溢价会逐步消除,即双玻组件相比常规组件的溢价将会继续收敛;另一方面,随着双玻组件的 规模化和成熟化,在组件生产、搬运、安装和设计各个环节成本仍将继续下降。我们认为,双面组件将加速渗透,并在两三年内成为地面电站的标配选择,以及部分资源较好的分布式电站选择。

双面+跟踪:1+1>2,地面电站标准解决方案

由于大多数时候太阳光并非直射组件表面,因此组件并未持续处在最大功率点工作;而跟踪支架 的作用就是让组件跟随太阳角度转动,增加单位面积的高辐照强度的持续时间,从而提高发电量。从支架类型看,除了主流的固定支架,还有固定可调、单轴跟踪和双轴跟踪支架;固定可调支架一 般只在一年调整 1-2 次,效果较差;而单轴跟踪和双轴跟踪支架跟随阳光实时转动,为真正的跟踪 支架。

单轴跟踪系统的装机成本增加约 0.37 元/W,主要来源于支架成本的增加。此外,由于跟踪支架对 运营稳定性、算法要求更高,电机电控零部件更换周期更短,预计还增加少量运维成本。

根据我们的测算,中性假设发电量增加 15%,运维成本增加 10%,单面跟踪系统(LCOE=0.399 元/kWh,IRR=7.44%)性价比略低于常规系统(LCOE=0.394 元/kWh,IRR=8.11%)。这意味着, 若仅采用跟踪支架而不叠加其他高效技术,则需要太阳能资源好,且厂商运营经验非常丰富,技术 成熟才具备性价比。

双面+跟踪系统经济性优势明显。双面是组件技术,跟踪是系统技术,两者可叠加;但两者并不是 简单的相加,其原理是发电量增益的乘法关系,最多可增加发电量 30%-40%。根据实测数据,三 个项目夏季增益在 35%以上,冬季增加 15%以上。

叠加双面后,系统全年增加发电量 30%,我们测算的系统 LCOE=0.367,相比常规系统度电成本 下降 7%;IRR=11.01%,相比常规提高 2.9pct,显著缩短资金回收期。

跟踪支架成本仍有下降空间。1)钢材结构的优化。根据中信博关于“天智”系列跟踪系统的介绍, 1MW 桩基仅需 211 根钢材,其立柱数量相对于一般跟踪系统减少 40%以上,极大地降低了土建工 程的成本;2)系统布局的优化。如采用贴合地形、直流组串供电等技术进一步节省系统成本。

此外,领跑者计划作为技术风向标,对技术路线有一定提前参考意义,跟踪系统已有所体现。领跑 者计划历史共有三期。2015 年 6 月,山西大同采煤沉陷区作为首个光伏领跑者基地,规模 1GW;2016 年 5 月,内蒙古包头等八个基地获批为第二批领跑者基地,规模 5.5GW;2017 年 9 月,第三 批领跑者计划出炉,包括 10 个应用领跑者基地和 3 个技术领跑者基地,规模 6.5GW。由于对效率 的门槛和电价的竞标要求,领跑者基地以单晶、PERC、双面、异质结、跟踪系统等为代表的高效 技术应用比例远高于市场,也为高效技术规模化提供了孵化的土壤,成为技术风向标。

硅片、电池、组件、支架,未来LCOE优化重点

硅片技术上,第一期即以单晶为主,市场后续印证。2015 年首批领跑者的单晶占比约为 60%,而 彼时全球单晶市占率不到 30%;后续两批单晶占比持续提高至接近 90%,从结果上看全球单晶占 比也快速提高到 2019 年的 60%+。究其原因,虽然金刚线技术的横空出世对单晶革命至关重要, 但超过 10GW 的高效需求对单晶的规模化以及电站实证反馈实现的高溢价亦不可忽视。