Десять лет назад стандартный модуль имел номинальную мощность от 250 до 280 Вт. Сегодня основные продукты, поступающие в коммунальные-установки, имеют мощность от 600 до 700 Вт. Первый инстинкт большинства людей — отдать должное эффективности элемента, но эффективность объясняет лишь небольшую часть изменений. Настоящий ответ скрыт в структуре затрат системы.
 

Выходная мощность модуля сводится к довольно простому уравнению:

Мощность=Площадь приема света- × Эффективность преобразования × 1000 Вт/м² (стандартная освещенность)

За последние пятнадцать лет эффективность преобразования выросла примерно с 15% до сегодняшних 22% для PERC, 23–24% для TOPCon и 24–25%+ для BC и HJT. Это улучшение примерно на 60% и действительно впечатляющее, но оно не может объяснить скачок в 2,5 раза с 280 Вт до 700 Вт.

Остальные приехали из области. Длина кромки пластины увеличилась со 156,75 мм до 166 мм, 182 мм и 210 мм (форматы M6, M10 и G12, к которым относится отрасль), а количество ячеек увеличилось с 60 до 72, а затем уменьшилось вдвое-в макетах до 144, 132 и других. Площадь модуля выросла с примерно 1,6 м² до более 3 м².

Итак, точный способ выразить это так:Площадь панели растет, эффективность повышается, а на паспортной табличке просто указано произведение этих двух величин.

Стоит подчеркнуть один момент, потому что его часто путают:более высокая мощность не означает более высокую эффективность.Модуль мощностью 700 Вт и модуль мощностью 450 Вт вполне могут генерировать примерно одинаковую энергию на квадратный метр. Первый просто больше.

 

Движущим фактором является приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) - общие затраты за весь срок службы, деленная на общий объем произведенной энергии.

Раньше снижение стоимости фотоэлектрических систем решалось за счет самого модуля. Но когда цены на модули рухнули, доля модулей в первоначальных капитальных затратах завода упала с более чем половины до примерно 40% или меньше. Остальное составляет BOS (баланс системы): стеллажи, фундаменты, кабели постоянного тока, объединительные коробки, инверторы, земля, подъездные пути, монтажные работы и подъемное оборудование. Значительная часть этих затрат приходится нацена не за ватт, а за единицу и за квадратный метр.
 

Это основная логика больших модулей. Возьмем электростанцию ​​мощностью 100 МВт:

Что на практике означает исключение почти 80 000 модулей? На 80 000 меньше подъемов и мест размещения, на 160 000 меньше монтажных болтов, на 80 000 меньше операций с проводкой и пропорционально уменьшено количество прогонов и зажимов. Все это — затраты на рабочую силу и расходные материалы, которые уменьшаются линейно.
 

Большие модули также имеют более высокий рабочий ток (продукты формата 210- могут достигать тока короткого замыкания в диапазоне 18 А) и системное напряжение 1500 В, поэтому каждая цепочка имеет большую емкость. Меньшее количество цепочек означает более короткие прокладки кабелей постоянного тока, меньшее количество сумматоров и меньшее количество входов MPPT инвертора. По общей отраслевой оценке при переходе из класса 540 Вт в класс 700 Вт экономия BOS составит несколько центов на ватт, что приведет к снижению общих капитальных затрат на систему на 1–3%. В коммунальном проекте с инвестициями в сотни миллионов эта маржа является настоящим конкурентным рычагом в тендере.
 

Производство получает такие же дивиденды. Сколько пластин обрабатывает линия в час, во многом определяется временем такта оборудования, а не размером пластин. Переход от 182 мм к 210 мм увеличивает количество ватт, производимых в час на том же оборудовании, примерно на 30 %, поэтому амортизация, производственная площадь, рабочая сила и упаковка - все это рассчитывается в расчете на -ватт. Это прямая причина, по которой после 2019 года гонка размеров стала-горячей.

 

Увеличьте все пропорционально, и вы почти сразу же упретесь в инженерную стену. Большие форматы работают только благодаря целому пакету поддерживающих изменений дизайна:

Текущая-задача о квадратах.Удвойте площадь пластины, и выходной ток увеличится примерно вдвое, но резистивные потери масштабируются пропорционально квадрату тока -, поэтому потери увеличиваются в четыре раза. Поэтому в больших модулях приходилось использовать ячейки половинного-(и даже третьего-разреза), конструкции с несколькими-шинами (MBB, переход от 5 шин к 12 и более) и прямоугольные пластины (182×210, 210R и т. д.), чтобы вернуть ток на-ячейку в приемлемый диапазон. Без этих мер расширение формата привело бы к снижению, а не повышению эффективности.
 

Механическая загрузка.Изгибающие моменты от ветровой и снеговой нагрузки растут нелинейно-с увеличением пролета. По мере увеличения площади поперечное сечение рамы-должно быть изменено, стекло утолщено или заменено на двойное толщиной 2,0 мм, а положение монтажных-отверстий должно быть изменено-, в противном случае чрезмерное отклонение в центре приведет к образованию микротрещин в ячейках. Многие споры о качестве первых продуктов большого формата возникли именно из-за этого.
 

Совместимость интерфейса.Если ток модуля превышает входной предел MPPT инвертора или напряжение в разомкнутой цепи-цепи достигает потолка 1500 В, экономическое преимущество большого модуля теряется. Поэтому дорожные карты форматов должны двигаться в ногу с производителями инверторов и трекеров. Трекеры особенно чувствительны: более крупные модули создают скручивающие нагрузки,-вызываемые ветром, поэтому жесткость на кручение и конструкция демпфирования должны соответствовать этому уровню.
 

Жесткие ограничения логистики и рабочей силы.Когда длина модуля приближается к 2,4 м и превышает 30 кг, ручное обращение становится пределом, и становятся необходимыми механические средства установки. Между тем, физические ограничения, такие как внутренние размеры контейнера и ограничения по ширине дороги, фактически проводят черту, которую формат не может пересечь. - Если размер не помещается эффективно в стандартный контейнер, стоимость перевозки в расчете на ватт возрастает.
 

Сложите все это вместе и картина станет ясной:предельная выгода от увеличения размера уменьшается, в то время как предельные затраты - погрузка, логистика, установка, риск микротрещин - растут.Именно там, где эти две кривые пересекаются, индустрия остановилась примерно на формате 210 с мощностью около 700 Вт. Так называемые-дебаты «182 против 210» никогда не касались вопроса о том, что больше; речь шла о том, что лучше подходит ко всей экосистеме сотовых технологий, инверторов, стеллажей и транспортных контейнеров.
 

Логика коммунального-масштаба теряет большую часть своей силы на крыше жилого дома, а местами меняется на противоположную. Жилые системы имеют другую структуру затрат и другие ограничения: ограниченная площадь крыши, неправильная форма, ручная установка и срок службы более двадцати лет. На модуль приходится меньшая доля общих инвестиций, чем на коммунальное предприятие, тогда как на оплату труда и после-поддержку приходится больше.

Преимущества больших панелей в жилом доме

Меньше единиц означает меньше рабочего времени и меньше точек подключения.Для системы мощностью 8 кВт требуется 20 модулей по 400 Вт, но только 16 по 500 Вт. На четыре модуля меньше — это на 8 меньше сопрягаемых пар MC4, на 8 меньше наборов зажимов-и-болтов и на несколько метров меньше кабеля постоянного тока. На рынках -трудовых-затрат - Европы, Северной Америки и Австралии - экономия здесь часто превышает разницу в цене самих модулей. А поскольку разъемы MC4 являются общепризнанной точкой-высокочастотных отказов и основным источником дуговых замыканий постоянного тока и пожаров в жилых системах, сокращение количества соединений само по себе повышает надежность.

Большая вместимость при ограниченном пространстве на крыше.Если полезная площадь является обязательным ограничением, - односкатная крыша городского таунхауса, например, - более высокая мощность ватт на квадратный метр означает большую установленную мощность и более высокий коэффициент собственного-потребления с той же крыши. Но если быть точным: здесь работает именно Вт/м² (КПД модуля), а не паспортная мощность. Физически большая панель с обычным КПД не имеет преимущества перед меньшей, но более эффективной панелью на ограниченной крыше.

Более чистая структурная работа и прокладка кабелей.Меньшее количество устройств означает более простую компоновку, более аккуратные прокладки рельсов и кабелепроводов, более стабильное качество установки и более легкое обнаружение неисправностей во время последующего обслуживания.

У основных форматов самая гладкая цепочка поставок.Самые большие-объемы имеют самые низкие цены, самый большой запас каналов, лучшие сроки выполнения заказов и больше возможностей для переговоров. Этот пункт появляется ниже в совершенно ином виде.

Стоимость больших панелей в жилом доме

Более грубая детализация макета и больше ненужных краев.На крышах жилых домов есть дымоходы, мансардные окна, мансардные окна, вентиляционные трубы, пути доступа, коньки и вальмовые пересечения. Чем больше модуль, тем сложнее найти место между этими препятствиями. Общим результатом является то, что переход на панели большего размера фактически снижает общую емкость, которую может выдержать крыша. Потери особенно заметны на многоскатных крышах в Европе и на сложных сельских крышах в Китае.
 

Потери затенения усиливаются.Тень, которую отбрасывает столб электропередачи или дерево в зимний полдень, требует больше абсолютной энергии, когда она падает на большую панель, чем на маленькую. Байпасные диоды обычно делят модуль на три зоны, и чем больше эти зоны, тем большая площадь затягивается заштрихованными ячейками.
 

Повышенный риск при обращении и установке.Перенос панели длиной 2,3 м и массой более 30 кг по лестнице на черепичную крышу с углом наклона 30-градусов, когда два человека работают на ветру, представляет собой принципиально иной профиль риска, чем при наземных работах. Многие установщики отказываются от использования больших панелей именно по этой непривлекательной причине.
 

Изменено распределение нагрузки на конструкцию.На старых крышах несущая способность прогонов, опорные точки черепицы и гидроизоляционные отверстия рассчитывались с учетом фиксированного расстояния между меньшими модулями. Крупные панели смещают как расположение нагрузок, так и пролеты между ними, что не всегда благоприятно для существующих зданий. Иногда требуется усиление, и еще одна часть сбережений исчезает.
 

Электроника уровня-модуля может нуждаться в обновлении.Оптимизаторы мощности и микроинверторы имеют ограничения входной мощности и тока. Если ток модуля превышает их, требуется более дорогая модель, что нивелирует экономию на установке. Это должно быть включено в расчет выбора с самого начала.
 

Доступность-запчастей: реальная долгосрочная-проблема.Это фактор, который легче всего упустить из виду в жилых домах и труднее всего исправить постфактум.
 

Жилая система рассчитана на двадцать-пять лет службы, но форматы модулей меняются каждые три-пять лет. Старый формат с 60-полными-элементами (приблизительно 1,65 м, 300–350 Вт) в настоящее время практически снят с производства, а более раннее поколение на 250 Вт полностью исчезло. Если система, установленная в 2016 году, сегодня теряет модуль, то найти оригинальную модель - тех же размеров, тех же параметров напряжения и тока - на практике очень сложно.
 

Последствия каскадные:

Несоответствие размеров.Текущие продукты, как правило, длиннее и шире. Они не подходят к существующему расстоянию между рельсами и положениям зажимов, поэтому вам придется либо изменить стеллажи, либо жить с постоянным зазором.
 

Электрическое несоответствие.Смешение модулей с разными напряжениями разомкнутой-цепи и рабочими токами в одной цепочке означает, что самый слабый из них сдерживает всю цепочку, и реальные потери могут значительно превысить выходную мощность одной вышедшей из строя панели. Чтобы избежать этого, необходимо заменить всю строку -, один неисправный модуль станет расходами на уровне строки-.
 

Разрыв гарантийной цепочки.Если первоначальный производитель ушел с рынка или прекратил выпуск модели, гарантии мощности и обязательства по замене часто не имеют практического пути к выполнению.
 

Б/у-детали ненадежны.Обычно остаются снятые модули или запасные части--линейки неизвестного происхождения, степени деградации и состояния микротрещин -, и не обязательно дешевые.
 

Таким образом, инстинкт «выбирать панели меньшего размера для упрощения компоновки» требует скидки, применяемой по оси времени:Сознательный выбор уже-небольшого формата сегодня приводит к возникновению-проблем с запасными частями в течение следующего десятилетия или более, связанного с обслуживанием.Но это не довод в пользу того, что чем больше, тем лучше, поскольку самые крупные и новейшие спецификации сталкиваются с такой же быстрой сменой и не обязательно-свечны дольше, чем основные.
 

По-настоящему разумный выбор – этоосновной формат с наибольшим текущим объемом поставок, все еще находится в производстве и поставляется многими производителями.- не является ни крайним пределом спектра размеров. Для жилых помещений эта группа в настоящее время составляет около 54-ячеек / 108 полуэлементных продуктов: примерно от 1,7 до 1,9 м в длину и номинальной мощностью 420–470 Вт. Преимущество заключается не только в удобстве компоновки, но и в вероятности того, что близкую замену, как по форме, так и по параметрам, можно будет приобрести и через много лет.
 

Там, где позволяют условия, два решения на этапе проектирования существенно снижают последующие риски:

Укажите силовую электронику уровня-модуля(оптимизаторы или микроинверторы), чтобы каждая панель работала независимо, а смешивание модулей с разными параметрами в дальнейшем не тянуло вниз всю цепочку.

Храните один или два модуля из одной производственной партии в качестве запасных частей.при передаче. Стоимость невелика, и это почти единственный способ гарантировать аналогичную замену-за-подобную замену через двадцать лет.

Четыре вещи имеют большее значение, чем паспортная табличка:

Ватт на квадратный метр(эффективность модуля) - определяет, какую вместимость может выдержать ограниченная крыша.

Как физические размеры соответствуют препятствиям на вашей крыше- определяет реальный достигнутый коэффициент покрытия.

Вес и возможность установки- определяет безопасность объекта и стоимость рабочей силы.

Является ли этот формат в настоящее время массовым производством со стабильными поставщиками- определяет, будет ли система ремонтопригодна через двадцать лет.

Панель мощностью 450 Вт, которая занимает 15% крыши, проигрывает панели мощностью 420 Вт, закрывающей ее полностью. А панель с привлекательными характеристиками, которая снимается с производства через три года, не оставляя источников запасных частей, может проиграть обоим в течение всего срока службы системы.
 

Закрытие

Солнечные панели продолжают становиться больше, потому что это хрестоматийный случайоптимизация на уровне системы-переопределяет оптимизацию уровня компонента-.Движущей силой являются не рекорды эффективности, установленные в лабораториях, а ничем не примечательные детали: стеллажные болты, кабельные трассы, часы работы крана и внутренняя стенка транспортного контейнера.

И именно потому, что это ответ на-уровне системы, он имеет четкие границы применения:на открытом пространстве пустыни нужно больше; на крыше с дымоходами и мансардными окнами самое подходящее решение.