Obsah
1. Úvod
2. Vznik vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
3. Rizika a ztráty vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
4. Výhody nízkoprůchodových fotovoltaických modulů
5. Závěr
Úvod
S postupem fotovoltaické technologie se trh fotovoltaických modulů vyvinul od vysokoprůchodových k nízkoprůchodovým modulům. Vysokoprůchodové fotovoltaické moduly získaly pozornost díky své vysoké výstupní síle, ale související rizika a ztráty nelze ignorovat. Naopak, nízkoprůchodové fotovoltaické moduly jsou stále více vnímány jako moudřejší volba díky svým výhodám v oblasti bezpečnosti, účinnosti a kompatibility. Tento článek analyzuje rizika a ztráty vysokoprůchodových fotovoltaických modulů a prozkoumává jedinečné výhody nízkoprůchodových fotovoltaických modulů.
Vznik vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
Levelized Cost of Energy (LCOE) je klíčovou metrikou pro hodnocení fotovoltaických projektů. Na straně modulu hrají zásadní roli účinnost, výkon a kapacita výroby, a zlepšení výkonu a účinnosti fotovoltaických modulů může účinně snížit LCOE. Již v roce 2009 byl maximální výkon fotovoltaických modulů v průmyslu pouze 290W. Po více než deseti letech vývoje se výkon fotovoltaických modulů zvýšil na více než 500W, u některých dokonce přes 600W. Hlavními cestami ke zlepšení výkonu modulů jsou pokroky v technologii článků, které zvyšují účinnost konverze, optimalizace rozložení modulů a pomocných materiálů a zvětšení velikosti waferů. Zpočátku byly masově vyráběné solární články založeny na waferech o velikosti 125mm, které se postupně vyvinuly na 156mm, 156,75mm, 158,75mm, 166mm a nyní na 182mm a 210mm. Příchod velkých waferů o velikosti 182mm a 210mm v roce 2020 nejenže přinesl významné zvýšení výkonu modulů, ale také výrazně zvýšil provozní proud fotovoltaických modulů.
Obecně platí, že logika zvětšování velikosti waferů zahrnuje dva hlavní body: zaprvé, může účinně snížit náklady na watt waferů a solárních článků, čímž se snižují výrobní náklady fotovoltaických modulů; zadruhé, zvětšení velikosti waferů může zvýšit výkon modulů, čímž se snižují náklady na Balance of System (BOS). Avšak jakýkoli zisk je v určitém rozsahu; když se velikost článku a proud zvětší na určitou úroveň, související rizika, nebezpečí a ztráty mohou převýšit výhody.
Rizika a ztráty vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
1. Výrobní a kvalitativní rizika vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
Ve výrobním procesu, jak se velikost článků zvětšuje, výtěžnost produktu má tendenci klesat kvůli zvýšené obtížnosti výroby. Výtěžnost velkých waferů a článků v počátečních fázích výroby nemusí dosáhnout úrovně původních produktů a některé problémy způsobené zvětšením velikosti nemusí být perfektně vyřešeny, jak se proces zlepšuje. Navíc, nadměrné wafry mohou bránit vývoji tenčích článků a zvýšená velikost fotovoltaických modulů může brzdit snižování nákladů na rámy a sklo, což ovlivňuje výrobní náklady. Dále, zvýšení velikosti waferů a modulů také zvyšuje rizika mechanického zatížení, což činí dopravu a instalaci náročnější a klade vyšší nároky na podpůrné struktury, což ovlivňuje kvalitu během celého životního cyklu produktu a systému.
2. Dopad vysokoprůchodových fotovoltaických modulů na výrobu energie
(1) Ztráty na vedení kabelů
Na základě projektu o velikosti 100MW jsme porovnali ztráty na vedení fotovoltaických modulů o velikosti 182mm (s provozním proudem kolem 13A) a fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem (s provozním proudem kolem 18A). Za standardních testovacích podmínek (STC), při použití stejné specifikace kabelů 4mm², měla řešení fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem asi o 0,2% vyšší ztráty na DC straně než řešení modulů 182mm. I při předpokladu, že skutečné prostředí aplikace má 70% osvitu podmínek STC, stále existuje rozdíl ztrát na vedení kolem 0,14%. V systémech využívajících bifaciální fotovoltaické moduly, nárůst proudu bifaciálních modulů ve srovnání s jednofaciálními může být 10%-20%, což dále zvětšuje rozdíl ztrát na vedení.
(2) Tepelné ztráty výkonu modulů
Provedli jsme také výzkum a výpočty tepelných ztrát výkonu fotovoltaických modulů: podíl tepelných ztrát výkonu fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem je o 0,53% vyšší než u fotovoltaických modulů 182mm. Pro projekt o velikosti 3GW, kvůli přímým tepelným ztrátám výkonu, fotovoltaické moduly s extrémně vysokým proudem budou produkovat o 20 milionů kWh méně ročně než fotovoltaické moduly 182mm.
(3) Výpočet výroby energie a LCOE
Výsledky simulace ukazují, že výroba energie fotovoltaických modulů 182mm je o 1,8% vyšší než u modulů s extrémně vysokým proudem, s výkonem 1,862 kWh/Wp/rok. Pokud jde o LCOE, fotovoltaické moduly 182mm jsou o 0,03-0,05 Yuan/kWh nižší než moduly s extrémně vysokým proudem, s hodnotou 0,19 yuan/kWh.
(4) Empirická analýza fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem
Pro plné studium výkonu výroby energie a rozdílů v provozních teplotách různých fotovoltaických modulů, přední značka ve spolupráci s TÜV Nord provedla venkovní empirický projekt v Národní fotovoltaické experimentální základně v Yinchuan v únoru 2021. Empirická data ukázala, že za počasí s vysokou radiací, kvůli většímu množství energie přeměněné na teplo na pásech, byla provozní teplota fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem průměrně o 1,8°C vyšší než u fotovoltaických modulů 182mm, s maximálním rozdílem teploty kolem 5°C. To je hlavně způsobeno tím, že vysoký provozní proud fotovoltaických modulů vede k významným tepelným ztrátám na kovových elektrodách a pásech na povrchu článků, což zvyšuje provozní teplotu modulu. Jak je obecně známo, výstupní výkon fotovoltaických modulů klesá s rostoucí teplotou, přičemž výkon klesá přibližně o 0,35% na každý nárůst teploty o 1°C; kombinací více faktorů empirická data ukazují, že výkon výroby energie na jeden watt fotovoltaických modulů 182mm je asi o 1,8% vyšší než u modulů s extrémně vysokým proudem.
3. Rizika elektrické bezpečnosti vysokoprůchodových fotovoltaických modulů
Fotovoltaické moduly jsou elektrická zařízení, která zapouzdřují solární články pomocí skla, zadní strany, EVA nebo POE a poté přenášejí generovanou DC elektřinu prostřednictvím krabic, kabelů a konektorů. Pro celý fotovoltaický modul jsou krabice a konektory, i když jsou nepostřehnutelné malé komponenty, mohou způsobit značná bezpečnostní rizika, pokud selžou.
(1) Riziko přehřátí krabice
Podle statistik od autoritativních třetích stran jsou selhání elektráren (zejména požáry) způsobená fotovoltaickými moduly většinou spojena s krabicemi a konektory. Proto je krabice klíčovým technickým bodem při návrhu modulu, zejména pro vysokoprůchodové fotovoltaické moduly, kde je nosnost diod v krabici zásadní. Následující obrázek ukazuje situaci, kdy přehřátí krabice způsobilo spálení konektoru.
Pro zajištění nosnosti diod v krabici, pro jednofaciální fotovoltaické moduly se doporučuje, aby jmenovitý proud krabice byl větší než 1,25násobek krátkodobého proudu (Isc). Pro bifaciální fotovoltaické moduly by měl být také zohledněn 30% bifaciální zisk a přibližně 70% zadní strany. Fotovoltaické moduly 182mm používají na trhu zralé krabice s jmenovitým proudem 25A, čímž udržují přibližně 16% bezpečnostní rezervu, což zajišťuje dlouhodobou spolehlivost vysokoprůchodových fotovoltaických modulů. Větší proudové moduly vyžadují krabice s vyšším jmenovitým proudem (30A). Nicméně i s krabicemi s proudem 30A je bezpečnostní rezerva fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem relativně nízká a riziko přetížení se výrazně zvyšuje za podmínek vysokého osvitu a vysokých teplot.
(2) Riziko přehřátí kabelů
Na základě standardu IEC 62930 jsme provedli výzkum a výpočty nosnosti fotovoltaických kabelů. V obecných pozemních nebo distribuovaných střešních elektrárnách mohou kabely o velikosti 4mm² splnit aplikační potřeby fotovoltaických modulů 182mm a fotovoltaických modulů s extrémně vysokým proudem. Nicméně, když některé distribuované střechy dosáhnou teploty 70°C, pokud fotovoltaické moduly s extrémně vysokým proudem nepoužívají dražší fotovoltaické kabely o velikosti 6mm², kabely mohou přehřát a spálit, což zvyšuje riziko požáru.
Výhody nízkoprůchodových fotovoltaických modulů
Vzhledem k různým rizikům a ztrátám vysokoprůchodových fotovoltaických modulů mají nízkoprůchodové fotovoltaické moduly jedinečné výhody. Tyto výhody je činí stále dominantnějšími na trhu, zejména v aplikacích, kde je důležitá spolehlivost systému a dlouhodobé přínosy.
1. Vyšší elektrická bezpečnost
Nízkoprůchodový design nízkoprůchodových fotovoltaických modulů významně snižuje tepelné ztráty a riziko horkých míst, což zvyšuje elektrickou bezpečnost. Například nízkoprůchodové fotovoltaické moduly Twisun Pro používají design s nízkým proudem 10A, což snižuje provozní teploty a dále snižuje pravděpodobnost elektrických selhání. Tento design nejen prodlužuje životnost modulu, ale také zajišťuje spolehlivý provoz v různých prostředích.
2. Vyšší účinnost výroby energie
Nízkoprůchodové fotovoltaické moduly Twisun Pro dosahují vyšší účinnosti výroby energie díky jedinečnému procesu tří částí článku. Ve srovnání s tradičními procesy polovodičových článků, proces tří částí článku snižuje provozní teplotu modulu o 20%, což zvyšuje výrobu energie o 4,64%. Navíc, nízkoprůchodový design snižuje ztráty na vedení, což činí každý watt výkonu efektivněji přeměněným na použitelnou elektřinu.
3. Kompatibilita systému a nákladová efektivita
Standardní velikost a nízkoprůchodový design nízkoprůchodových modulů je činí více kompatibilními s existujícími invertory a montážními systémy. Například fotovoltaický modul Twisun Pro má proud kolem 10A a standardní velikost 1,998 čtverečních metrů, což jej činí vhodným pro hlavní proudové invertory a montážní držáky. To zjednodušuje proces integrace systému a snižuje instalační náklady. Navíc, lehká dvouskleněná struktura nízkoprůchodových modulů (pouze 21kg) nejen usnadňuje dopravu a instalaci, ale také snižuje zatížení střech, což dále snižuje instalační obtíže a náklady.
4. Výkon v prostředí s nízkým osvitím
Nízkoprůchodové moduly mají výjimečný výkon v prostředí s nízkým osvitím. Fotovoltaické moduly Twisun Pro začínají vyrábět energii dříve ráno a končí později večer za podmínek nízkého osvitu, čímž prodlužují denní čas výroby energie. Tato vlastnost umožňuje nízkoprůchodovým modulům udržet vysokou účinnost v různých povětrnostních podmínkách, což výrazně zvyšuje celkovou výrobu energie.
5. Delší životnost a záruka
Ultra-nízká míra degradace fotovoltaických modulů Twisun Pro vede k pouze 1% degradaci v prvním roce a 0,4% ročně poté, což zajišťuje dlouhodobou vysoce účinnou výrobu energie. Navíc Twisun Pro nabízí 30letou záruku na produkt a výkon pro své dvouskleněné moduly. Tato dlouhodobá záruka činí investici do nízkoprůchodových modulů ekonomicky výhodnější, což snižuje náklady na údržbu a výměnu.
Závěr
Na závěr, nízkoprůchodové fotovoltaické moduly Twisun Pro, se svými významnými výhodami v oblasti elektrické bezpečnosti, účinnosti výroby energie, kompatibility systému a nákladové efektivity, se stávají moudřejší volbou na trhu. Řeší různá rizika spojená s vysokoprůchodovými fotovoltaickými moduly a zároveň poskytují zákazníkům bezpečnější, efektivnější a spolehlivější fotovoltaická řešení. Výběr nízkoprůchodových fotovoltaických modulů Twisun Pro přinese vyšší návratnost a delší životnost vašemu fotovoltaickému systému.
Od roku 2008 se Maysun Solar zavázala k výrobě vysoce kvalitních fotovoltaických modulů. Vyrábíme různé solární panely, jako jsou IBC, HJT, TOPCon solární panely a solární elektrárny na balkony, všechny s pokročilou technologií, vynikajícím výkonem a zaručenou kvalitou. Maysun Solar úspěšně založila kanceláře a sklady v mnoha zemích a navázala dlouhodobá partnerství s vynikajícími instalátory! Pro nejnovější cenové nabídky solárních panelů nebo jakékoliv dotazy týkající se fotovoltaiky nás prosím kontaktujte. Jsme připraveni vám sloužit a naše produkty nabízejí bezpečnou záruku.
Může se vám také líbit: