一、研究背景

? ? ? ? 隨著光伏電池及組件封裝技術的發(fā)展，晶體硅電池的轉換效率逐年提升，以HJT、TOPCon為代表的N型技術路線陸續(xù)取得重大突破，逐漸成為光伏市場上主流的產品技術。由于N型電池素有“高效”之稱，與PERC電池相比，N型電池制作的組件量產轉換效率可達到22%以上，在電站端應用后，對土地、支架、電纜等非組件成本產生了巨大的影響，對整個系統(tǒng)端的BOS成本將帶來大幅降低。

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? ? ? ?以下分析以AC容量100MW 的地面電站作為研究對象，通過技術方案審核與財務收益對比，分別對N型182TOPCon、P型210PERC組件、P型182PERC組件進行技術及經濟性分析，主要內容有：

①基于特定應用場景，比較項目初始投資成本，尤其是 BOS成本的差別，并從支架、樁基、電纜等進行精細化分析。

②在電站25年運行周期內，比較損耗、發(fā)電小時數、度電成本。

? ? ? ?在本項目所有方案的設計和測算中所使用的軟件有：Candela3D光伏電站三維設計軟件、光伏電站發(fā)電量仿真軟件PVsyst7.2版本、PKPM結構計算軟件。

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二、項目地及光資源簡介

? ? ? ?為了客觀評估不同類型光伏組件應用于項目的表現(xiàn)，分析時選取同一個項目場地，作為研究對象，旨在體現(xiàn)在相同地理位置及氣象條件下，不同組件產品的性能表現(xiàn)。

? ? ? ?海南為典型的濕熱氣候特征，場址經度為110.1956°，緯度為20.0462°，海拔為15m，根據氣象軟件數據，全年水平面總輻射量為1408.1kWh/m²，散射輻射量為890.42kWh/m²。

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? ? ? ?下表為海南?？诘捻椖炕拘畔ⅲ煌M件方案均采用集中式逆變器SG3125KW，逆變器數量均為32臺，交流側的總容量為100MW，電站類型為地面電站，安裝方式為固定式支架，每個支架單元上組件縱向雙排安裝。

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三、系統(tǒng)端設計

? ? ? ?系統(tǒng)設計假定光伏電站地面平坦，適合大型電站建設（忽略電站環(huán)境和生態(tài)影響），且場地附近有高壓電網便于并網。同一項目地的不同方案，均假定容配比一致，系統(tǒng)端的設計信息如下：

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? ? ? ?系統(tǒng)配置包括陣列設計、逆變器和匯流箱配置等，不同方案的所有組件均保持相同的安裝角度、朝向及安裝方式，組件的最低點距地高度均設置為1m。單個支架單元組串數均為2串。

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? ? ? ?在海南特定地面電站應用場景下，由于組件開路電壓數值、電壓溫度系數的不同，在不超過逆變器最大電壓的條件下，組件的串聯(lián)數存在一定差異。組件串聯(lián)數越多，單串的組件功率越高。210-PERC-665W組件的組件串聯(lián)數為30塊，而182-TOPCon-570W組件為26塊。182-PERC-550為28塊。

? ? ? ?當交流側容量確定后，直流側的容配比均控制在1.29左右，確保超配損失率一致。在AC容量和容配比基本一致的情況下，組件功率越高，組件數量越少，支架套數也同時減少。光伏陣列的前后間距均按照冬至日上午真太陽能時9時至下午15時前后左右互不遮擋為計算原則，當組件長度越長，陣列前后間距越大。

? ? ? ?光伏組串接入直流匯流箱進行匯流，每個逆變器單元接入11或12臺直流匯流箱，匯流箱的路數根據匯流箱斷路器的額度電流值進行配置，由于210PERC組件的工作電流相對較高，故配置20進1出的匯流箱規(guī)格，而182-PERC或TOPCon組件的工作電流相對較低，配置24進1出的匯流箱規(guī)格。

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四、初始投資成本估值對比

? ? ? ?根據設備和配置信息，結合對于市場上現(xiàn)有項目的類比分析，考慮相同地理位置、電站類型、氣象條件、地面覆蓋率、電站設計原則，可預估推導出不同組件方案對應的初期投資成本。

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4.1 支架成本分析

? ? ? ?使用專業(yè)的PKPM結構分析軟件對支架用鋼量進行評估，進而對成本進行計算。具體支架的用鋼量與當地的風壓、雪壓、支架安裝角度、單個支架單元的組件串聯(lián)數、組串數、支架立柱類型、立柱東西間距、立柱南北間距、立柱長度、檁條規(guī)格等因素有關，組件串聯(lián)數越多，支架橫梁的長度越長，單套支架的重量將有一定增加。成本如下表所示。

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• 182-TOPCon570W與182-PERC550W相比，支架樁基總成本下降0.0222元/W。
• 210-PERC-665W與182-TOPCon-570W相比，支架樁基總成本下降0.028元/W。

4.2?電纜用量、損耗和成本分析

? ? ? ? 光伏電纜使用量需要根據電站的設計排布圖進行精細化計算。在本案例中使用專業(yè)的三維設計軟件Candela3D進行方案排布，并統(tǒng)計出每一串電纜的長度、每個匯流箱到逆變器的電纜長度。

圖 單個3125kW逆變器單元-DC容量4029.9kW（210-PERC-66-665W）

圖 單個3125kW逆變器單元-DC容量4031kW（182-TOPCon-570W）

圖 單個3125kW逆變器單元-DC容量4034.8kW（182-PERC-550W）

? ? ? ?光伏電纜的總使用量與組串的數量有關，組串的數量取決于組件的串聯(lián)數。直流電纜的使用量取決于匯流箱的數量以及陣列的前后距離。如下表為光伏電纜長度和直流匯流箱輸出電纜長度比較。由于電纜在STC條件下的損耗由組串至匯流箱、匯流箱至逆變器兩端構成，而前者的損耗占比較高。實際計算損耗時，需要同時考慮電纜的截面積、電纜的長度及組串的電流。

? ? ? ?從以上結果可知，182-PERC-550電纜損耗最低，但是電纜成本與210-PERC相比有所增加。182-TOPCon組件由于組件串聯(lián)數較少，故電纜成本最高。

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• 182TOPcon-570W與182PERC-550W相比，后者組件串聯(lián)數增加，單串電流下降，因此電纜的損耗下降約0.1%；而由于光伏及直流電纜長度增加，成本增加0.0096元/W。
• 根據電纜成本大小，由低到高分別為：210PERC-665W＜182-PERC-550W＜182TOPCon-570W。

4.3?可變BOS成本分析

? ? ? ? BOS成本包括可變成本和不可變成本，前者主要由支架樁基、土地、逆變器、電纜、安裝費用等組成。而箱變、高壓電纜、升壓站等為不可變成本，故暫未列出，僅對可變的部分進行比較。在所有可變BOS里面支架樁基的占比最高，其次為組件支架安裝、電纜、土地成本等。

TOPCon組件由于組件串聯(lián)數略少，組串數量增加。在電纜、匯流箱成本上有所增加。

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• 210-PERC-665W與與182-TOPCon-570W相比，下降0.0427元/W。
• 182-TOPCon-570W與182-PERC-550W相比，下降0.0155元/W。

注意：以上BOS成本的下降僅針對于該項目設定的場景，不適用于其他項目。

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五、?發(fā)電量分析

? ? ? ? 將上述組件方案的參數帶入到 PVsyst軟件中，可仿真模擬計算出每個方案的首年發(fā)電量。其中TOPCon組件雙面率設置85%，PERC雙面率70%。

? ? ? ? 根據首年模擬仿真結果，由于TOPCon低溫度系數，全年溫升損失為4.48%，比210PERC下降0.67%。

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? ? ? ?基于上述條件，在不考慮首年LID的影響下，182-TOPCon系統(tǒng)效率為87.37%，比210-PERC-665W增加1.75%。182-PERC全年直流線損為0.44%，182-TOPCon組件全年直流線損為0.49%，210-PERC組件直流線損為0.6%。

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? ? ? ?由于TOPCon組件背面的高雙面率，背面有效輻射增益為3.974%，比182-PERC增加0.69%，比210-PERC增加0.8%。

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? ? ? ? 基于上述電站設計場景和組件首年P50發(fā)電量（不含LID）計算，首年發(fā)電小時數考慮了首年的最大衰減率，如TOPCon為1%，PERC為2%。

? ? ? ? 那么TOPCon570W組件的首年發(fā)電小時數為1242.8h，比182-PERC-550W提升了2.63%，比210-PERC-665W提升了2.83%。

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? ? ? ? 基于上述電站設計場景和組件線性衰減計算，182-TOPCon組件的25年發(fā)電小時數29.481千時，比182-PERC-550W提升3.86%，比210-PERC-665W提升3.98%。

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六、度電成本LCOE對比

? ? ? ?LCOE，全稱為平準化度電成本，就是對項目生命周期內的成本和發(fā)電量進行平準化后計算得到的發(fā)電成本，即生命周期內的成本現(xiàn)值/生命周期內發(fā)電量現(xiàn)值。

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參考行業(yè)相關資料，LCOE 的計算公式如下：

其中：C：項目總投資額，

n：電站運行年限，一般為25年；

Lt：第t年的土地租金費用；

Mt：第t年的運維成本費用；

Tt：第t年的發(fā)電征收稅費；

R：電站殘值；

r：期望折現(xiàn)率；

It：第t年的還貸利息；

Et：第t年的上網電量；

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計算得不同組件方案的LCOE，其中：

• 182-TOPCon-570W與210-PERC-665W相比，下降0.0035元/度。
• 182-TOPCon-570W與182-PERC-550W相比，下降0.0074元/度。

七、總結

? ? ? ? 以上結合具體項目案例，對TOPCon及PERC技術路線的光伏組件從BOS成本、LCOE等方面進行了分析。

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? ? ? ? 結果表明，TOPCon組件與PERC相比，前者由于高雙面率（85%）、低溫度系數（-0.25%/℃）、高轉換效率（22%以上）、低衰減率（-0.4%/年）等優(yōu)勢，使得光伏組件在系統(tǒng)端的BOS成本有所下降，同時全生命周期的發(fā)電增益達3%以上。

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? ? ? ?當TOPCon組件與PERC組件差價0.05元/W時，TOPCon組件系統(tǒng)的整體度電成本優(yōu)勢較為明顯，與PERC550W相比，發(fā)電成本約下降0.0074元/度。