光伏組件是光伏電站的重要組成部分，其性能優(yōu)劣會直接影響光伏電站的發(fā)電量，因此選擇一款高性能光伏組件尤為重要。
但由于當前市場上的光伏組件類型繁多、技術路線多樣，高性能光伏組件的選型思路不清晰，比選流程較長，需要計算出采用各款光伏組件時光伏電站的平準化度電成本(LCOE)，才能直觀地對各款光伏組件的性價比進行比較。
此類選型思路不利于快捷、高效地比選出一款高性能光伏組件，因此亟需對當前光伏組件的市場情況、技術路線進行系統(tǒng)梳理，歸納出高性能光伏組件的比選流程。
需要說明的是，本文研究的光伏組件均為單晶硅光伏組件。
本文調研了近年中國各光伏組件生產企業(yè)的光伏組件出貨量情況，并按照出貨量情況對各光伏組件生產企業(yè)進行了排序，前10位如表1所示。
表1?中國光伏組件生產企業(yè)出貨量排名
根據(jù)表1中各企業(yè)的光伏組件出貨量排名情況，對排名前5位的頭部企業(yè)的主流光伏組件產品的技術特點進行調研及統(tǒng)計，調研時間從2020年1月開始，截止至2021年12月。各頭部企業(yè)的主流光伏組件產品的信息統(tǒng)計表如表2所示。
表2?各頭部企業(yè)的主流光伏組件產品的信息統(tǒng)計表
各企業(yè)生產的光伏組件額定功率不盡相同，主推產品也不同。主要原因在于：
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各生產企業(yè)針對不同應用場景開發(fā)了不同額定功率范圍的光伏組件產品。
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不同額定功率光伏組件的良品率服從正態(tài)分布。
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生產技術優(yōu)化帶來光伏組件光電轉換效率與額定功率的提升。
綜上所述，光伏組件選型宜選擇生產企業(yè)主推的產品，可以保證產品的質量。
單晶硅太陽電池是當前光伏組件市場上主流的太陽電池產品類型。目前，市場上單晶硅太陽電池的主流技術路線包括：PERC、HJT、TOPCon。
目前，PERC單晶硅太陽電池的實驗室光電轉換效率為24.03%，量產光電轉換效率為22.5%～23.5%，是當前主流太陽電池技術路線；
HJT單晶硅太陽電池的實驗室光電轉換效率可達26.3%，量產光電轉換效率為23.50%～24.00%；
TOPCon單晶硅太陽電池的實驗室光電轉換效率可達25.53%，量產光電轉換效率為23.5%～24.5%。
但HJT單晶硅太陽電池與TOPCon單晶硅太陽電池的產量較低，價格較高，因此，在選型時應首選PERC單晶硅太陽電池。
業(yè)內現(xiàn)行高效光伏組件的生產工藝包括：半片技術、MBB技術、疊瓦技術、雙面技術、雙玻技術。
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半片技術的原理是利用電流減半來降低光伏組件的工作溫度，采用特殊串并聯(lián)結構減少光伏組件陰影遮擋損失。該技術降低了光伏組件產生熱斑的幾率及由于升溫帶來的功率損耗。
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MBB技術是指光伏組件上單塊太陽電池所連接柵線根數(shù)大于等于6根的技術。該技術有效降低了光伏組件的工作溫度，提高了光伏組件的長期發(fā)電性能，并增強了太陽電池的機械性能。
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疊瓦技術是采用無主柵設計，太陽電池交疊互聯(lián)，無焊帶。采用該技術的光伏組件具有良好的抗熱斑、抗裂性能，但產量較低，成本較高。
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雙面技術是在光伏組件背面采用金屬漿料印刷細柵格，光伏組件背面由全金屬層覆蓋改為局部金屬層覆蓋，可以實現(xiàn)雙面光電轉換，增加光伏組件的發(fā)電量。
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采用雙玻技術制備的雙玻光伏組件是由2塊鋼化玻璃、EVA膠膜和太陽電池經過高溫層壓組成的復合層。雙玻技術降低了光伏組件的衰減率，增強了其機械性能、抗PID性能和抗熱斑性能。
光伏組件的光電轉換效率是表征光伏組件性能的重要指標，但在光伏組件選型時，不應僅參考光伏組件的光電轉換效率，還應考慮光伏組件的單瓦價格。
為更直觀、快速地對光伏組件進行選型，本文在第1節(jié)內容所考慮因素的基礎上，另外引入新的指標——效率性價比γ。
式中：τ為光伏組件的光電轉換效率，%；C為光伏組件的每瓦價格，元/W。效率性價比的值越大，代表光伏組件的效率性價比越高。
根據(jù)式(1)的定義，計算整理了表2中列出的各型號光伏組件的效率性價比，具體如表3所示，可參考表中給出的效率性價比的值進行光伏組件選型。
表3 各型號光伏組件的效率性價比統(tǒng)計
針對屋面光伏電站的光伏組件選型，還應考慮屋面的障礙物、周邊建筑、樹木等在屋面上的陰影分布情況，優(yōu)先保證屋面光伏電站的裝機容量最大化。
針對水面光伏電站的光伏組件選型，還應考慮光伏組件的抗PID性能。
以某擬建的交流側裝機容量為100MW地面光伏電站的高性能光伏組件選型為例進行分析，該項目位于青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市附近，地理位置為36°24′27.55′′N、95°12′46.18′′E。
本項目選用Meteonorm數(shù)據(jù)作為太陽輻照度數(shù)據(jù)源，項目所在地光伏組件最佳安裝傾角下的各月太陽輻射量情況如表4所示。
表4 項目所在地光伏組件最佳安裝傾角下各月太陽輻射量情況
從表4可以看出：該項目所在地太陽能資源條件較好，屬于I類太陽能資源區(qū)。
根據(jù)前文對當前光伏組件市場的分析，本案例選擇表1中出貨量前5名的光伏組件生產企業(yè)——J、K、H、A、S作為首選企業(yè)。
根據(jù)前文對當前主流太陽電池技術路線的分析，應首選PERC太陽電池，即光伏組件類型選擇PERC光伏組件。
為對比PERC光伏組件在成本上的優(yōu)勢，同時選取TOPCon光伏組件和HJT光伏組件作為對照組。
本項目所在地的光照資源條件較好，地勢開闊平坦，且位于戈壁灘上，地面反射條件較好，故光伏組件生產工藝選用雙面技術，以增大光伏電站發(fā)電量；由于項目所在地的風沙較大，故選用雙玻技術，以增強光伏組件的機械防護性能；由于沙漠地區(qū)午間溫度較高，故選用半片技術。
綜上所述，最終選擇了雙面雙玻半片PERC光伏組件。
通過前文分析，確定的光伏組件型號初選結果如表5所示。
表5 備選光伏組件重點技術參數(shù)表
其中：M6與M7為對照組，分別為TOPCon光伏組件與HJT光伏組件。
本項目的裝機容量較大，而且地形平坦，因此選擇了陽光電源股份有限公司(下文簡稱為“陽光電源”)生產的箱逆變一體機SG[1]3125-HV-20。
本項目場址地形平坦，故采用固定傾角式光伏支架，光伏方陣方位角為0°。+
采用PVsyst軟件對光伏電站發(fā)電情況進行模擬仿真，根據(jù)仿真結果，本項目所在地光伏方陣安裝傾角為33°時的發(fā)電量最高，因此，選擇33°作為最佳安裝傾角。
對上述7種型號光伏組件按照交流側100MW典型地面光伏電站的設置進行布置，容配比約為1.2。
整個地面光伏電站的布置方案參數(shù)如表6所示。
表6 整個地面光伏電站的布置方案參數(shù)表
根據(jù)各光伏組件生產企業(yè)提供的M1～M7光伏組件的盤文件，利用PVsyst軟件計算該地面光伏電站分別采用7種型號光伏組件時的發(fā)電量情況(以首年發(fā)電小時數(shù)表征發(fā)電量情況)，計算結果如表7所示。
表7 采用不同型號光伏組件時地面光伏電站的發(fā)電量情況
根據(jù)2021年第3季度的光伏電站建設成本水平，對該地面光伏電站采用各型號光伏組件時的投資水平及財務評價進行分析，得到的經濟性評價如表8所示。
表8 采用各型號光伏組件時地面光伏電站的經濟性評價
針對該地面光伏電站，分別按照效率性價比和LCOE這2種排序原則對各型號光伏組件進行優(yōu)選排序，結果如表9所示。
表9 不同排序原則下光伏組件的優(yōu)選排序
以某擬建的屋面光伏電站的高性能光伏組件選型為例進行分析。該項目位于湖南省常德市三一重工園區(qū)5#廠房，地理位置為28.91°N、111.7°E，屋面面積約為27000m2，屋面類型為彩鋼瓦。擬建屋面光伏電站的場址環(huán)境和屋面陰影分布情況分別如圖3、圖4所示。
本項目選用Meteonorm數(shù)據(jù)作為太陽輻照度數(shù)據(jù)源，項目所在地各月太陽輻射量情況如表10所示。
表10 項目所在地各月太陽輻射量情況
根據(jù)前文對當前光伏組件市場的分析，本案例選擇表1中出貨量前5名的光伏組件生產企業(yè)——J、K、H、A、S作為首選企業(yè)。
根據(jù)前文對當前主流太陽電池技術路線的分析，應首選PERC太陽電池。
本項目位于市郊，屋面材料為彩鋼瓦，地面反射率較低，因此光伏組件生產工藝選擇單面技術；本項目環(huán)境條件較好，因此選擇單玻技術；由于屋面存在部分障礙物遮擋，易給光伏組件造成熱斑效應，故選用半片技術。
另外，屋面光伏電站的關鍵在于實現(xiàn)裝機容量最大化，因此應根據(jù)屋面陰影的分布情況，對不同額定功率范圍的光伏組件進行試布置并預估裝機容量，選擇大容量光伏組件。
綜上所述，最終選擇了大容量單面單玻半片PERC光伏組件。
根據(jù)前文分析，初選了10種型號的光伏組件進行試布置，并預估對應的裝機容量，具體如表11所示。
表11 光伏組件初選結果
本項目宜采用組串式逆變器，因此選擇陽光電源的SG-110-CX型號逆變器。
本屋面為彩鋼瓦屋面，因此屋面光伏支架選擇固定卡扣；光伏方陣方位角、光伏組件安裝傾角與建筑物朝向保持一致，選擇0°。
對備選的3種型號的光伏組件按照屋面光伏電站的設置進行布置。整個屋面光伏電站的布置方案參數(shù)如表12所示。
表12 整個屋面光伏電站的布置方案參數(shù)表
利用PVsyst軟件計算該屋面光伏電站分別采用3個型號光伏組件時的發(fā)電量情況(以首年發(fā)電小時數(shù)表征發(fā)電量情況)，計算結果如表13所示。
表13?采用不同型號光伏組件時屋面光伏電站的發(fā)電量情況
根據(jù)2021年第3季度的光伏電站建設成本水平，對該屋面光伏電站采用各型號光伏組件時的投資水平及財務評價進行分析，得到的經濟性評價如表14所示。
表14?采用各型號光伏組件時屋面光伏電站的經濟性評價
屋面光伏電站宜以裝機容量最大為光伏組件選型評價指標，在裝機容量相同的情況下，效率性價比的值越大，光伏組件的性價比越高，因此效率性價比在屋面電站光伏組件選型中同樣具有參考價值。
本文從光伏組件市場情況、太陽電池類型、光伏組件生產工藝3個方面，針對不同因素對光伏組件選型的影響進行了詳細分析，在此基礎上引入效率性價比指標對光伏組件的性價比進行評估，并對高性能光伏組件的比選流程進行了系統(tǒng)梳理。研究結果表明：
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本文歸納出的高性能光伏組件選型流程可以提高光伏組件比選的效率，按此流程比選得到的最優(yōu)光伏組件可以被認為是高性能光伏組件，這對實際光伏發(fā)電工程中的光伏組件選型具有重要指導價值。
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本文提出的新指標——效率性價比可以作為地面光伏電站與屋面光伏電站中光伏組件選型的參考指標，其可以更直觀、具體地比較不同型號光伏組件的性價比。
原文始發(fā)于微信公眾號（光伏產業(yè)通）：高性能單晶硅光伏組件選型研究
