光伏因可持续而生
更应该用可持续的方式去呵护!
导读:光伏因可持续而生,更应该用可持续的方式去呵护!本文通过浅析光伏组件综合发电效率的真正内涵,以“解锁”这一次“光伏领跑者计划”。
陕西省发改委于1月9日在《关于开展陕西省2025年风电、光伏发电项目开发建设有关工作的通知》中计划实行光伏组件领跑者计划,组件转换效率要求为24.2%,额度为2GW,占光伏风电保障性整体指标的20%!
陕西省这项光伏“定制化”扶持政策被冠以了“领跑者”的名称,显得颇为“高大上”。在过去十数年间,国家能源局数次下发领跑者计划,促进了光伏产业有序发展并加快了先进技术的批量化落地,为最终实现平价上网提供了强力支撑。
然而,这次陕西省的领跑者计划,却有点变了味。不仅有失偏颇,还可能造成一些负性影响。甚至被人戏谑为“定制化扶持政策”,引来了许多讨论和一些批评。更有人直言:这项政策可能促使光伏产业进一步内卷,甚至致使中国整个光伏产业丧失优势!这是怎么回事呢?对行业有什么样的影响?应该如何理解电池新技术发展的趋势?
本文将通过大量事实和理论数据来评判这次领跑者计划:这是一次有失偏颇,并不科学的政策尝试,需要进一步论证其合理性。否则这一政策有可能变为推动光伏行业进一步非理性内卷的推手,有违国家对光伏行业高质量发展的要求。
回归本质
陕西领跑者,变了味?
当前关于BC技术的效率讨论需要回归科学本质。该技术相比TOPCon、HJT技术提效的本质,是将正面栅线转移至背面的设计,理论上可减少约2-3%的正面遮光面积,带来0.48-0.72%左右的正面效率增益;但同时牺牲了双面率带来的优势,也即组件背面效率带来的发电增益。在TOPCon组件双面率比BC组件高15%时,理论背面效率增益换算成正面效率增益可高达1.08%。高双面率TOPCon组件在实际应用中,在高反射率大型集中式场景下,项目发电量增益测算可达0.8%;在高反射率的屋顶场景下,发电量增益也达到了0.558%——均超过或者接近BC技术栅线背移带来的0.48%-0.72%正面效率增益。
随着行业金属化技术的进步,例如0BB技术、超细栅线的引入,TOPCon/HJT等正背结构电池的正面金属遮光率进一步缩小,进一步弱化了BC栅线背移的技术优势。
此外,各类技术电池都有相应优缺点,不可以偏概全。BC技术虽宣称拥有更好的温度系数和抗功率衰减能力,但一方面BC技术将栅线置于背面,虽然正面钝化工艺可能更易实现,但同时也面临更直接的紫外线首年衰减和损伤长期可靠性的不利影响;行业数据显示:紫外衰减同等测试条件下,BC组件衰减率较TOPCon高1到2个百分点。另一方面因BC技术的软击穿点结构设计导致其弱光响应显著弱势也成为其一大软肋。行业数据显示,在低辐照环境下,BC组件弱光响应较TOPCon低2到5个百分点(辐照度200W/m2)。这些劣势都显著降低其实际发电能力。
在2月26日,中国光伏行业协会年度会议上,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、执行董事汪洋也肯定了TOPCon组件在某大型地面电站的综合表现。在全年实证数据对比下,TOPCon组件单瓦发电量最高,较IBC高1.16%。众所周知,大基地领跑者甚至所有地面电站都常以国电投实证数据作为为投资测算输入依据。这比各家企业自己提供的Panfile模拟结果更可靠,是重要的参考。
一位从事电池技术研发的博士对笔者表示:
首先,由于大基地项目通常具有较高的地表反射率(25%~30%)优势,TOPCon双面率比BC高 15%,带来背面效率发电量增益贡献大约1.08%(理论高值)。再者,考虑低辐照性能,TOPCon发电量较BC还有1%左右的优势(在辐照较低的二类三类地区,低辐照优势更大,甚至超过1%);第三,BC的紫外衰减高于TOPCon大约1.5%-2%,这个意味着首年衰减大,换算成发电量比TOPCon低1.5—2%。因此归一化后的单瓦发电能力(以单瓦为分母),TOPCon发电量比BC高约2—3%,这有非常扎实的依据。
从技术延展性角度看,BC技术作为平台型技术确实具备与TOPCon和HJT等技术融合的潜力,实现更高的正面效率。但需注意下一代技术钙钛矿叠层技术产业化显示:BC技术受制于电极结构,在叠层技术上的应用将削弱其正面优势,且需应对三端子结构带来的更大的工程难题。
以前,光伏电池技术路径大体一致,围绕着正面效率展开,所以就有了以往只针对正面组件效率的领跑者计划。而如今BC、TOPCon、HJT三大技术发展早已不能同日而语;当今全球光伏组件需求场景也多元化,不同组件甚至同等技术的组件不同配置有其适配的地方,不可一言以蔽之、再论“一家之天下”了。
陕西省这次的“领跑者计划”,仅仅把正面效率纳入先进性指标,这当然会造成对现有主流技术的误解,进而造成先进产能的非理性浪费,更将误导新的企业继续不明就里而投入过量资金新建新技术下的先进产能,加剧新一轮投资扩产,使全行业再次陷入“内卷式”竞争的泥潭。这也将与国家设定先进性指标和电力市场化原则下强调的综合发电能力高的目标相背离。
综上所述,单纯强调高效电池的正面效率,并不符合当前三大技术形成的各自特点和差异,也完全没有考虑不同场景,如双面率、地面反射率、温度、辐照等对组件类型需求的差异。不仅有失偏颇,也难以助推光伏高质量发展,更无法体现国家能源局多次实施的“领跑者计划”的初心。
背面效率是提升
综合发电能力的重要因素
当前,我们所说的光伏组件转换效率,是指正面转换效率,故而无法准确反应背面发电增益及综合发电量。当前双面双玻组件早已成为主流,市占率超过70%。背面发电能力,特别是在大基地项目中,对提高综合发电量起到了非常大的助力作用。
在5%-30%反射率的场景,在15%双面率差异下,TOPCon组件的背面效率能提供0.4%-1.08%的效率增益。如上所述,由于大基地项目通常具有较高的地表反射率,背面发电贡献效率最高值约为1.08%。换言之,TOPCon组件相当于其正面效率从24%提高到了理论高值25.08%。差异惊人!
实际如何呢?参照一个具体的案例(数据来源光伏盒子,2022):
在这一案例中,双面率按照65%左右计算,发电增益为10%,那么双面率差异为15%,对应的发电增益就是2.3%,换算成正面组件效率(正面效率24%)则为0.552%。也就是说高反射率情况下(如大基地项目),TOPCon的双面率相对优势转化为正面效率,就从24%提高到24.552%。
根据青海地区大基地测算数据显示:
综合30%反射率和15%的双面率优势,TOPCon可以贡献效率增益约0.8%。
综上,背面贡献还是非常明显的,又如何能够不考虑背面发电优势带来的综合效率优势呢?这算是一个浅显的道理。
了解上述原理后,就非常容易理解只规定24.2%的正面效率是多么荒唐的事情,特别是冠以“领跑者计划”这个响亮的称呼。
当前,L公司BC组件正面功率刚好达到或接近24.2%的效率,约等于功率655W(2382×1134尺寸),这等于就是一次量身定制。
而在特定场合,暂不考虑其他增益差异,只考虑双面率差异,假设二三季度TOPCon 2.0主流出货组件功率位于640W,对应组件效率23.7%,两者相差仅为0.5%。也就是说,在大基地项目(反射率在25%-30%的地面)中TOPCon实质上的效率也是符合并超过这个“领跑者计划”的。
但只针对单面效率的规定,却将TOPCon 2.0甚至HJT拒之门外,显然与“领跑者”的宗旨背道而驰。
那么明面上的0.5%的正面效率差异,从技术攻关和产能爬坡的角度有多难呢?举一个例子,可能就更清楚其间的差异了:
L公司的黑猫9和黑猫X10同属于BC二代系列。然而,黑猫9最高效率预期为24.43%,而黑猫X10,最高效率预期为24.8%。对于这0.4%效率的差异,原因则非常简单——先进工艺和“昂贵”的细节所致。提高这0.4%的效率并不是一件简单的事。黑猫X10为何要花这么大代价做高效率,因为高端分布式场景BC技术可能占优,并可享受溢价。而集中式市场却唯性价比论,溢价率更难展开,无法豪华配置。即便豪华配置,这样的0.5%效率的提升,至少需要一年。
试想,TOPCon如果能做到24.2%,意味着什么?意味着在大基地项目场景中,BC需要做到24.8%以上。这无论对于哪家企业来说,都是非常难的事情。况且BC二代的24.8%未来还只是停留在分布式的高端市场上。让TOPCon现在就把正面效率做到24.2%,而且是在大型发电领域,的确是非常不公平的事情。
不同技术路线的商业选择
百花齐放、百家争鸣
我在不同场合常说,天下之大,应用之广,早已不再是一种组件打天下了!而有些企业动不动就宣传“碾压”,是不科学和草率的。
我们再来比较几个案例(取材于光伏盒子双面率专题研究):
以上三个案例分别是高反射率场景、中低反射场景及不同斜度安装导致的双面率增益完全不同。显示一个浅显的道理,不同应用场景甚至摆放方式,组件综合发电量是不一样的。
此外,综合发电量也要考虑单W价格,综合对比,才能得到最优的产品选型,也包括了气候、光照甚至温度、遮挡等因素。
这也是当前TOPCon仍是主流和L公司BC二代在集中式地面市场相对于TOPCon 1.0溢价率只有区区5分钱的原因所在,而大型集中式客户通常更加理性和专业。而BC技术的正面效率优异,决定了其在土地成本昂贵或者部分分布式市场具有主导优势。而在双面率场景应用更广泛的区域,目前来看,TOPCon仍可能是主流。BC若要与之争锋,还有优化双面率、成本与综合发电的优势。未来,双方甚至三方都需要在更多综合成本上角逐,而不仅仅是正面组件效率。更不能简单定义为,谁立马就能取代谁,我认为这是非常离谱且草率的判断。当然,BC技术可以在特定场合体现其独特的溢价率,这便是其最大的优势,要扬长避短发挥固有优势,而非盲目求大。当然,BC如果能够大规模降本,就另说了。
一直以来,发电企业并不在意选择哪种技术,更在意的是综合成本谁更优。纵使实现了25%的正面效率,但综合成本核算不占优,也是毫无意义。反之,即便是P型技术,但是综合收益率最高,那么也会成为最终选项。未来,三大技术路线长期并存,百花齐放的状态是大概率事件。
几点建议
1、片面强调正面效率不符合国家的电力市场化改革大政方针,鼓励综合发电能力高(正面+背面)的技术路线更加契合;
从技术研发和产品发展角度,光伏的核心逻辑始终围绕度电成本的持续降低展开。国家的电力市场化改革大政方针显而易见鼓励的是综合发电能力高的产品而不是正面效率高的产品。
2、应引导当前主流的技术路线进行先进性指标应用。
目前行业内高达90%的新建产能都以综合效率为目标进行配置,并且这些新建产能大多集中在2023年之后,在全球范围内,这些都是先进产能。如果明显地倾向于把仅突出正面效率的技术纳入先进性指标,可能造成现有主流产能的巨大浪费,进一步加剧新一轮投资扩产,使全行业再次陷入“内卷式”竞争的泥潭。
3、避免先进性指标中技术路线单一化,需考虑兼容下一代技术路线
如果我国在指标设定方面偏向某一技术,会促使我国研发过早走上单一化的路线,大大增加了中国光伏行业发展押错路线、选错赛道的风险。
未来5年,全球光伏产业会进入又一个技术迭代的关键窗口期,行业共识认为,突破晶硅电池极限的下一代技术将是晶硅+钙钛矿叠层技术。欧美日等国家在钙钛矿电池的研发和产业化方面投入大量资源和力量。从技术兼容性角度分析,BC电池需要复杂的三端子电路结构,工业化应用难度更大。而主流的TOPCon电池及HJT电池正负电极分别位于正面和背面,更易和钙钛矿形成叠层结构。
全球光伏产业竞争进入“技术制空权”争夺阶段,面向未来,要时刻警惕“技术锁定”风险。唯有保持技术路线的多样性和前瞻性,方能在保障现有产业优势的同时,抢占下一代光伏技术的战略高地。
光伏因可持续而生,也要用可持续的思维、政策和方法去发展和呵护,这才是中国光伏破卷而生的底色,也是继续引领全球的前提和基础。
【来源】 侯兵hoping的光伏与储能笔记
【作者】侯兵hoping
任何在本文出现的信息(包括但不限于个股、评论、预测、图表、指标、理论、任何形式的表述等)均只作为参考,投资人须对任何自主决定的投资行为负责。另,本文中的任何观点、分析及预测不构成对阅读者任何形式的投资建议,亦不对因使用本文内容所引发的直接或间接损失负任何责任。投资有风险,过往业绩不预示未来表现。财经下午茶力求文章所载内容及观点客观公正,但不保证其准确性、完整性、及时性等。本文仅代表作者本人观点。