非晶硅薄膜和晶体硅组件的性价比分析

晶硅薄膜组件和晶体硅组件的
性价比分析报告
    对于非晶硅薄膜组件和晶体硅组件的性价比分析,应该以事实科学数据作为分析,而不是像市场上或网页上没有依据或偏担的方式,用几句话带过而已。性价比也应该从系统上对比,而不是光是组件的价格。另外,应该在同等情况下进行对比(比如薄膜和支架的安装可以用结构胶粘接来节省成本,同样的晶硅组件也可以如此安装;特别要注意非晶硅组件是无边框,晶硅组件也正在往这方面发展,双层玻璃的情况也是如此,这里就不做对比),除非是那些不可能同等的参数(比如温度系数)。这里的分析主要是面对事实,根据数据来分析,不存在支持哪一种组件,而是要知道不同组件面对的问题和各自的优缺点,然后寻求出售方案。
    以下为薄膜和晶硅组件的对比可以从几个方面分析:
1. 系统价格:
晶硅和非晶硅的对比要以系统价格对比,根据我们多次咨询市场价格、光伏专业网、光
伏杂志提供的价格,我们对比数据如下(2011年中旬):
元件
晶硅单价(元/W
非晶硅单价(元/W
模组
8
6.7
支架
0.9
2.5
逆变器
1
1
汇流箱、缆线等
0.7
1.5
土地
0
0
土建
0
0
其他如升压站、安装和运输
1.3
1.5
总计
11.9
13.2
考虑增值税和利润
13.37
14.83
3
组件:现在市场上的晶硅组件价格为6.5元~9/W6.5/W为第二线厂的出口组件价格,我们这里不考虑出口。单晶硅组件的国内价格是8/W。(注:2012年晶硅组件价格为5.1/W,非晶硅为5焦磷酸钠/W
支架:平铺斜面屋顶的晶硅支架为0.9/W,非晶硅组件2.53/W(因为组件功率小,要用元件量大)。因此XX公司提供晶硅支架价格2/W是不对的。XX公司可能会说薄膜组件可以用结构胶粘接在组件的玻璃上,因此价格下降到1.5/W(即使粘接也拿不到这个价格),同样的晶硅组件也可以用结构胶粘接在铝框上,价格更低于0.7/W。价格是同等下降的,当然平铺屋顶电站最好不要用结构胶,将来的维修工作会很麻烦。
逆变器:如果是接在高压侧,经过升压站的逆变器可以按1/W计算,因为这种逆变器输出是270Vac,直接由升压站的变压器升压到10kV琉球国、35kV等等。如果逆变器输出为低压侧,三相380Vac,那么逆变器含变压器(薄膜组件只能用隔离变压器,不能用无变压器的逆变器),逆变器价格在1.31.5/W
汇流箱、电缆:按照设计,晶硅组件其他电气元件约0.7/W,非晶硅的高一些因为同等的系统功率,面积大,电缆长,为1.5/W
土地:由于屋顶面积不计算成本,因此数据为零。如果是建设在别人的系统上,那么非晶硅组件的占用面积晶硅的2.75倍。如果按照租金4/m2,晶硅组件需要0.028/W,非晶硅需要0.077/W
土建:由于是平铺斜面屋顶电站,因此不含土建价格。一般大型电站晶硅土建价格约1/W
安装和运输:国内运输费按晶硅组件厂家和薄膜的集装箱装箱容量,20尺柜分别可以装54.7kW晶硅组件和34.4kW非晶硅薄膜,40尺柜分别可以装127kW晶硅组件和68.8kW非晶硅薄膜,非晶硅运输费是晶体硅的1.61.8倍。根据详细的计算(我之前做的系统财务分析表),国内短距离晶硅组件安装和运输费约0.3/W左右,非晶硅薄膜组件的是0.54/W左右。
升压系统:根据华北电力和专业网站提供的10MW系统的数据是0.81/W
增值税和利润:如果系统销售给予其他业主,需要增加增值税因素(进项和销项税的差别)和系统工程的利润。这里税收因素可以按系统总成本7%,大型电站利润按5%
结论:因此根据我调查市场的价格情况,晶体硅系统屋顶电站销售价格应该在13.37绍兴县鉴湖小学/W以上(根据专业网和杂志提供的地面电站最新的数据是1415/W,这其中含土建1/W,因此我们提供的数据应该可靠),而非晶硅薄膜的应该在14.83/W以上,除非晶硅组件的国内价格下调。
2. 发电量:
XX公司提供的每瓦发电量里,非晶硅薄膜发电量是晶体硅的1.15倍。我们对此要进行科学性的分析,不能一概而论增益是15%,数据的依据是什么?行业上提到非晶硅薄膜组件的发电量优势主要是功率温度系数小和弱光效应好。组件的发电量对比应该是积分含温度(T)和阳光辐射量(I)两种元素的函数(f),即:
2.1. 温度效应:
小朵朵和大魔法师    XX组件的温度系数是-0.19%/oC而晶硅组件的一般是-0.44%/oC。那么也就是在夏天时
晶硅组件发电量低于薄膜组件,而冬天呢?具体低多少或高多少,需要详细计算。我们知道,组件功率是按标准条件测试的,就是环境温度25 oC,那么一般上电池片内部温度会相对环境温度高出25 oC。因此,在环境温度25 oC时,电池片温度达到50 oC,晶硅组件功率下降11%,薄膜组件下降4.75%。冬天环境0 oC时,晶硅组件和薄膜组件可以达到标称功率。环境-10 oC时,晶硅组件功率高于薄膜组件2.5%。所以在分析温度影响的发电量时最需要的数据是当地白天的平均温度(注意有些气象局给的平均温度会偏低,因为是平均白天和夜里的温度)。如果江苏安徽这一带的白天平均温度为12 oC,平均电池温度为37 oC,晶硅组件功率受温度因素是3%,而不是10%以上。在内蒙、辽宁、西部等地区,白天平均温度低,有可能晶硅组件的年平均发电量还高于薄膜。而在热带如马来西亚(平均白天28 oC),非晶硅组件发电量高出7%。那么在某类沙漠地区,非晶硅的优势更加明显。
2.2. 采光量:
    行业上都说非晶硅薄膜组件的弱光效应好,其实很多人对于弱光效应有所误解或被误导的,把弱光效应形容成很神奇,比如组件表面不正对着阳光或背着阳光依然发电很好的说法等等。事实上是怎么一个道理?弱光效应到底占多少百分比?弱光效应和采光量是不同
的效应,不能当着一样。
阳光辐射量可分为直射光和散射光,直射光是根据光线几何的,太阳在哪里,阳光就从那里直射过来。如果某个接收面偏离直射阳光福建省公务员应急管理网络培训平台60 o,那么几何可以计算出采光效果是cos60 o,即只能接收到一半的直射光,这就是所谓的“余弦效应-cosine effect”。无论是晶硅或薄膜组件,任何面的法线不正对着阳光,都有同等的余弦效应。
散射光比较复杂,含接近于直射光方向的散射光、地面反射光、水平面散射光和均匀性分布的散射光。散射光偏离直射光方向越大,其实辐射量也是会下降的,只是幅度比较小而已。同样的,无论是晶硅或薄膜组件,在同样朝向的面接收的散射光量是一样的。江苏安徽一带的年平均直射光是总辐射量的5060%,青海一带是70%
以上几项说明都是涉及采光量,是几何性质的,在某个倾斜面,晶硅和薄膜组件是接收到同能的采光量,不是说在屋面朝北或竖立的幕墙非晶硅薄膜会比晶硅接收更多的采光量。如果某个朝北屋面总辐射量是300W/m2(其他条件同等),晶硅组件效率为16%,非晶硅组件为6%,那么发电功率分别为48W/m218W/m2,依然是晶硅组件功率高于非晶硅。
同样的,组件平铺在屋顶,非晶硅和平板晶硅(非聚光型)接收到同样的采光量。如果晶硅组件设置在最佳倾角(比如30度在江苏安徽一带),而非晶硅平铺在斜度2o的斜面屋顶上,那么晶硅组件接收的采光量会比非晶硅多出的比例如表4
直射光百分比
100%
70%
60%
50%
散射光百分比
0%
30%
40%
50%
倾斜面多出百分比
11.6%
6.5%
5.2%
4.1%
4
纬度越高,倾斜面比水平面辐射量高出的百分比会提高。
2.3. 光谱反应
    光谱反应和光强是不同的概念。非晶硅的光谱反应窗口较小因此转换效率小。图1为两种电池的光谱反应窗口和阳光入射地球不同角度的光谱分布。图中显示在阳光从天顶(阳光在头顶方向,AM1.0)方向入射时,非晶硅和晶硅都不能完全吸收整个波段的光线,但
在傍晚阶段,AM2以上,阳光高度角低于30度时,晶硅电池可以吸收大部分的阳光,而非晶硅还是保持吸收部分光波段。因此,晶硅组件是比较适合于下午阶段的阳光,而非晶硅适合AM小的阳光。图2更说明了阳光高度角小时,非晶硅组件的转换效率下降幅度相对大。
1
2
    这里要强调的是阳光高度角低不相等于弱光(光强低)。在AM2的情况也会有强光和弱光。因此非晶硅在AM大的情况效率下降幅度大不代表弱光效应差。反而很多论文提到非晶硅的弱光效应好。
2.4. 弱光效应
那么什么是弱光效应呢?弱光效应是组件的光电转换效应的一种,不是采光效应。也就是在采光量很低的情况,电池的转换效率和标准光强的情况的差别。不同类型的电池片有不同的效率。
对于分析两种电池在不同光强的效应,我们可以获取理论和实际测试的数据。理论上,晶硅电池在弱光情况,最佳工作电压会非线性地下降,如以下公式:
Vmp2  = 在光强G2情况的最佳工作电压;
Vmp_stc = 标准条件的最佳工作电压;
G2 = 光强;
Gstc = 标准条件的光强,即1000W/m2
用一种近似的方法计算,由于最佳工作电流是随光强幅度近似于线性变化,那么我们可以从工作电压的变化计算出晶硅电池在不同光强的转换效率下降的幅度,如下:
G2W/m2
Vmp(V)
功率比
效率(%
功率W/m2
10
0.51
0.81
14.55
1.46
50
0.55
0.88
15.76
7.88
100
0.57
0.90
16.28
16.28
200
0.58
0.93
16.79
33.59
广告投资300
0.59
0.95
17.10
51.30
400
0.60
0.96
17.31
69.26
500
0.61
0.97
17.48
87.40
600
0.61
0.98
17.62
105.70
700
0.62
0.99
17.73
124.13
800
0.62
0.99
17.83
142.66
900
0.62
1.00
17.92
161.29
1000
0.63
1.00
18.00
180.00
5
从表5,我们可看到在光强100W/m2时,晶硅组件效率下降10%,本来标准条件下发电功率18W/m2(电池效率18%),降至16.28W/m2
柏林光伏研究所对两种组件在不同光强做了各种测试,有用太阳能模拟器测量和户外测量的对比,如图3。图3显示在模拟器在光强范围200W/m2以上,非晶硅的测量数据(红线)比标准光强(1000W/m2)条件下的测量数据高,最高达到5%的增益。而晶硅电池(蓝线)如我们的理论计算,光强越低,效率越差,在光强100W/m2时,转换效率下降15%
在户外测量方面,晶硅的下降幅度有所减少,在光强100W/m2时,转换效率下降6%,特性基本一样。而非晶硅的变化在户外测量也是减少,最高增益月2.5%
柏林光伏研究所也进行了户外发电量统计,同等功率情况,非晶硅组件比晶硅组件的发电量高出2%

本文发布于:2023-06-23 15:37:55,感谢您对本站的认可!

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