Solarmodule sind das Herz der Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage und die teuerste Ausrüstung. Sie war schon immer der Fokus der gesamten PV-Industrie. Neben dem rapiden Preis- und Preisrückgang bei Photovoltaik-Modulen lag der Anteil der Modulkosten an den Gesamtkosten der Photovoltaikanlage immer bei rund 50% (leicht gesunken). Für die Kostenreduzierung des Gleichgewichts von Systemkomponenten (BOS-Komponenten) ist es zum einen auf die Reduzierung der Kosten für Wechselrichter, Box-Transformatoren und andere Geräte sowie die Optimierung des Array-Kapazitätsdesigns zurückzuführen. Zum anderen liegt es in der Verwässerung, die sich aus der Verbesserung der Moduleffizienz und der Änderung der Spezifikationen ergibt. Diese wird im Detail wie folgt analysiert.
Verbesserte Moduleffizienz reduziert die BOS-Kosten
Es ist allgemein bekannt, dass effiziente Module die BOS-Kosten senken können. Seit 2015 ist der schnelle Anstieg von monokristallinen Modulen und monokristallinen PERC-Modulen am Marktanteil aufgrund ihrer Vorteile sowohl bei der BOS-Kosteneinsparung als auch bei der Stromerzeugungsleistung anerkannt. Das Grundprinzip für die BOS-Kostenersparnis besteht darin, dass die Gesamtleistung der Module in jeder Halterung durch Verwendung effizienter Module erhöhen wird. Die folgenden Elemente des Kraftwerks mit der gleichen Kapazität führen zu einer ungefähr proportionalen Verringerung:
A. Halterung
B.Combiner-Box (oder Stringwechselrichter)
C. Photovoltaikkabel und Gleichstromkabel
D. Fundamentaufbau von Pfählen
E. Modul- und Halterungsinstallationskosten
F. Anfängliche Landkosten
Im zweiten Halbjahr 2016 zeigt beispielsweise ein Vergleich zwischen einem 60-Zellen-270-Wp-Polykristallin-Modul und einem 60-Zellen-295Wp-Monokristall-PERC-Modul mit derselben Modulgröße, dass der Wirkungsgrad des 270-Wp-Moduls um 8,5% niedriger ist. Wenn die BOS-Kosten eines polykristallinen Moduls, das von der Moduleffizienz betroffen ist, bei 0,25 USD / Wp liegen, können die entsprechenden BOS-Kosten des 295Wp-Moduls auf der Grundlage des Wirkungsgrades grob berechnet werden: 0,25 * 270/295 = 0,23 USD / Wp, das Hocheffizienzmodul bringt 0,02 USD / Wp oder etwa 8,5% bei den BOS-Kosteneinsparungen.
Gegenwärtig sind die BOS-Kosten im Zusammenhang mit der Moduleffizienz niedriger als in den Vorjahren. Angesichts des stärkeren Rückgangs des Modulpreises wird jedoch der Anteil der BOS-Kosteneinsparungen beim Modulpreis erhöht, so dass das Produkt mit hohem Wirkungsgrad günstiger auf dem Markt ist.
Die obige Berechnung berücksichtigt die gleiche Installationskapazität und wird auf die Bodenstationen mit ausreichender Fläche angewendet. Bei industriellen und gewerblichen Dächern (ähnlich wie bei Wohndächern) können Hocheffizienzmodule eine größere Installationskapazität erzielen. Auf diese Weise können zusätzlich zu den oben genannten Kosten die folgenden Kosten durch eine solche größere Installationskapazität und die Verwendung dieser Faktoren verringert werden. Hocheffiziente Module sind rentabler:
A. Entwicklungskosten der Kraftstation
B. Grid-Zugriffskosten
C. Kosten für die integrierte Automatisierungsausrüstung
Änderungen des Modullayouts reduzieren die BOS-Kosten
1.Vergleich zwischen einem frühen Modul mit 125 mm-Zellen und einem Modul mit 156 mm-Zellen
Im Jahr 2012 waren noch Module aus 125 mm monokristallinen Siliziumwafern auf dem Markt. Die Größe der Module unter Verwendung von 72 Zellen (6 * 12) betrug 1580 * 808 mm, und die Leistung des monokristallinen Moduls betrug etwa 205 Wp. Gleichzeitig betrug die Leistung des 156-mm-Moduls mit 60 Zellen etwa 260 W und die Größe betrug 1650 * 991 mm. Die Leerlaufspannungen dieser beiden Module betrugen 45,92 V bzw. 38,24 V, so dass die Anzahl der 156-mm-Zellmodule in einer Kette größer war. Wenn man bedenkt, dass die Leistung eines 156-mm-Zellenmoduls höher ist, ist die Gesamtleistung eines Modulstrings wesentlich höher als die eines Modulstrings, der 125-mm-Wafer verwendet. Somit kann die Halterung, die eine Reihe von Modulen trägt, größer gemacht werden. So können die Kosten für die Halterung und das Fundament pro Wp erheblich gespart werden. Die Arbeitseffizienz und die Halterungen können aufgrund der Modulinstallation der Leistungssteigerung der Module verbessert werden und der Verbrauch von PV-Kabeln und die Landbelegung können auch reduziert werden.
Solche
Einsparungen können nicht durch einfache lineare Konvertierung berechnet
werden, sondern erfordern die Erstellung eines Array-Modells für spezifische
Analysen. Die einfachen Berechnungsergebnisse, die auf dem Kostenmodell des
Jahres 2012 basieren, lauten wie folgt (das Projekt befindet sich in Golmud und
ist im Rest dieses Dokuments das gleiche). 30% der Leistungssteigerung führt zu
0,06USD / Wp oder Einsparungen von 16% bei den BOS-Kosten im Zusammenhang mit
der Modulleistung.
2.Vergleich zwischen 60-Zellen- Modulen und 72-Zellen-Modulen
Die 156 (0,75) mm-Zellen können in einem 72-Zellen-Modul (6 * 12) gepackt werden, um die Leistung des Moduls weiter zu steigern. Die Erhöhung der Anzahl der Zellen erhöht die Leerlaufspannung und reduziert die Anzahl der Module in einem String, während derselbe Leistungspegel eines einzelnen Strings von Modulen beibehalten wird. Bei der gewöhnlichen zweireihigen vertikalen Installation kann eine leichte Verlängerung des schrägen Trägers dazu führen, dass die Halterung 72-Zellen-Module tragen kann und die Kosten für die Halterung geringfügig reduziert werden. Dieser Effekt ist signifikanter, wenn der horizontale einachsige Tracker mit höheren Kosten verwendet wird. Daher wird der horizontale einachsige Tracker normalerweise zusammen mit 72-Zellen-Modulen verwendet. Andererseits kann die Arbeitseffizienz bei der Installation von Modul und Halterung aufgrund dieser erhöhten Modulleistung reduziert werden. Die Präferenz für 60-Zellen-Module auf dem chinesischen Markt ist hauptsächlich eine Frage der Gewohnheit. Aufstrebende asiatische Märkte wie Südkorea, Südostasien und Indien verwendeten im Allgemeinen 72-Zellen-Module in großen Kraftwerken sowie in dezentralen Industrie- und Gewerbekraftwerken, um die Systemkosten zu senken.
Die folgende Tabelle zeigt, dass ein 72-Zellen-Modul ca. 0,001 USD / Wp bei den Kosten für Halterung, Kabel und Combiner-Box einsparen kann, 0,004 USD / Wp bei den Installationskosten, die sich einfach aus der Anzahl der Module ergeben. Und die Gesamteinsparungen bei den BOS-Kosten auf der Systemseite betragen 0,006 USD / Wp.
3. Vergleich zwischen einem größeren Siliziumwafermodul (166 mm) und einem vorhandenen Modul
Die Größe des Moduls begann im Jahr 2018 mit zwei Optionen wieder zuzunehmen: Die Anzahl der Zellen zu erhöhen oder die Größe des Wafers zu erhöhen. Die Anzahl der Zellen kann von 72 auf 78 (+ 8,3%) und die Größe des Wafers auf M4 (Seitenlänge 161,7 mm. + 5,7%) oder sogar 166 mm (ungefähr + 12%) erhöht werden. Die Umstellung von 60 Zellen auf 72 Zellen zeigt, dass die Erhöhung der Zellenzahl die Anzahl der Strings reduzieren kann. Die Einsparungen bei Klammer- und Pfahlgründung sind jedoch begrenzt, während die Vergrößerung der Größe des Wafers bei der Senkung der BOS-Kosten vorteilhafter ist. Daher soll die Größe des Wafers so weit wie möglich erhöht werden, solange die Produktion realisiert werden kann und die Modulinstallation keine offensichtlichen Schwierigkeiten aufweist.
Wenn die Leistung um 11,8% erhöht wird, können die BOS-Kosten natürlich um 0,008 USD / Wp gespart werden und die größten Einsparungen auf Pfahlgründung und -klammer entfallen.
Zusammenfassung
Die durch die Verbesserung der Moduleffizienz hervorgerufenen BOS-Kosteneinsparungen bei Photovoltaik-Kraftwerken sind in der Industrie allgemein bekannt, und die Einsparungen können in kürzerer Weise berechnet werden. Die Vergrößerung der Modulgröße kann auch zu Einsparungen bei den BOS-Kosten führen. In diesem Artikel werden die Einsparungen bei den BOS-Kosten beschrieben, die durch die Änderungen der Zellengröße von 125 mm auf 156 mm und der Zellenmenge von 60 auf 72 geführt wurden. Außerdem wird klargestellt, dass die Zellen noch vergrößert werden können, um BOS-Kosten zu reduzieren. Die Detailberechnung zeigt, dass die BOS-Kosten durch die Verwendung einer monokristallinen 166-mm-Zelle gegenüber der 156-Zelle (0,75-mm-Zelle) um 0,008 USD / Wp eingespart werden können.