Sisällysluettelo
1. Johdanto
2. Korkean virran aurinkosähkömoduulien synty
3. Korkean virran aurinkosähkömoduulien riskit ja häviöt
4. Matalavirtaisten aurinkosähkömoduulien edut
5. Yhteenveto
Johdanto
Aurinkosähköteknologian kehittyessä aurinkosähkömoduulimarkkinat ovat siirtyneet korkeasta virrasta matalaan virtaan. Korkean virran aurinkosähkömoduulit ovat herättäneet huomiota korkean tehotuottonsa ansiosta, mutta niihin liittyviä riskejä ja häviöitä ei voi jättää huomiotta. Sen sijaan matalavirtaisia aurinkosähkömoduuleja pidetään yhä viisaampana valintana niiden turvallisuus-, tehokkuus- ja yhteensopivuusetujen vuoksi. Tässä artikkelissa analysoidaan korkean virran aurinkosähkömoduulien riskejä ja häviöitä sekä tutustutaan matalavirtaisten aurinkosähkömoduulien ainutlaatuisiin etuihin.
Korkean virran aurinkosähkömoduulien synty
Sähkön tasakustannus (LCOE) on keskeinen mittari aurinkosähköprojektien arvioinnissa. Moduulien osalta tehokkuus, teho ja tuotantokapasiteetti ovat kriittisiä tekijöitä, ja aurinkosähkömoduulien tehon ja tehokkuuden parantaminen voi tehokkaasti vähentää LCOE. Vuonna 2009 aurinkosähkömoduulien enimmäisteho oli vain 290W. Yli kymmenen vuoden kehityksen jälkeen aurinkosähkömoduulien teho on noussut yli 500W, ja joissakin tapauksissa jopa yli 600W. Moduulien tehon parantamiseen on päästy kennojen teknologian kehityksellä, joka parantaa muuntotehokkuutta, moduulien asettelun ja apumateriaalien optimoinnilla sekä waferien koon kasvattamisella. Alun perin massatuotetut aurinkokennot perustuivat 125 mm waifereihin, jotka myöhemmin kehittyivät 156 mm, 156.75 mm, 158.75 mm, 166 mm ja nyt 182 mm ja 210 mm kokoisiin. Vuonna 2020 käyttöön otetut 182 mm ja 210 mm suurikokoiset waferit eivät vain lisänneet merkittävästi moduulien tehoa, vaan myös huomattavasti lisänneet aurinkosähkömoduulien käyttämä virtaa.
Yleisesti ottaen waferin koon suurentamisen taustalla on kaksi pääkohtaa: ensinnäkin se voi tehokkaasti alentaa waferien ja aurinkokennojen kustannuksia per watti, mikä alentaa aurinkosähkömoduulien tuotantokustannuksia; toisekseen waferin koon suurentaminen voi parantaa moduulien tehoa, mikä alentaa järjestelmän tasakustannuksia (BOS). Hyödyt kuitenkin rajoittuvat tiettyyn rajaan; kun kennon koko ja virta kasvavat tiettyyn pisteeseen, siihen liittyvät riskit, haitat ja häviöt voivat ylittää hyödyt.
Korkean virran aurinkosähkömoduulien riskit ja häviöt
1. Tuotanto- ja laaturiskit korkean virran aurinkosähkömoduuleissa
Tuotantoprosessissa, kun kennon koko kasvaa, tuotteen saanto pyrkii laskemaan valmistuksen vaikeuden kasvaessa. Suurikokoisten waferien ja kennojen saanto alkutuotantovaiheessa ei välttämättä saavuta alkuperäisten tuotteiden tasoa, ja joitakin kokoon liittyviä ongelmia ei välttämättä pystytä ratkaisemaan täydellisesti prosessin kypsyessä. Lisäksi ylisuurikokoiset waferit voivat estää ohuempien kennojen kehityksen, ja aurinkosähkömoduulien koon kasvu voi haitata kehysten ja lasin kustannusten vähentämistä, mikä vaikuttaa tuotantokustannuksiin. Lisäksi waferin ja moduulin koon kasvu lisää myös mekaanisia kuormitusriskejä, mikä tekee kuljetuksesta ja asennuksesta haastavampaa ja asettaa korkeammat vaatimukset tukirakenteille, vaikuttaen tuotteen ja järjestelmän laatuun koko elinkaaren ajan.
2. Korkean virran aurinkosähkömoduulien vaikutus tehontuotantoon
(1)Kaapelihäviö
100 MW projektissa verrattiin 182 mm aurinkosähkömoduulien (käyttövirta noin 13A) ja erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulien (käyttövirta noin 18A) linjahäviöitä. Standarditestiolosuhteissa (STC) käyttäen samaa 4 mm² kaapelimääritystä erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulien DC-puolen linjahäviö oli noin 0,2 % korkeampi kuin 182 mm moduulien. Vaikka todellisessa käyttöympäristössä säteilyn oletetaan olevan 70 % STC-olosuhteista, linjahäviöiden ero on silti noin 0,14 %. Kaksipuolisia aurinkosähkömoduuleja käyttävissä järjestelmissä kaksipuolisten moduulien virran lisäys yksipuolisiin moduuleihin verrattuna voi olla 10 % - 20 %, mikä edelleen kasvattaa linjahäviöiden eroa.
![Kaapelihäviö Kaapelihäviö](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/627483_504690.png)
(2)Moduulien lämpötehohäviö
Teimme myös asiaankuuluvia tutkimuksia ja laskelmia aurinkosähkömoduulien lämpötehohäviöistä: erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulien lämpötehohäviön osuus on 0,53 % korkeampi kuin 182 mm aurinkosähkömoduuleilla. 3 GW mittakaavassa projekti, erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulit tuottavat suorien lämpötehohäviöiden vuoksi 20 miljoonaa kWh vähemmän vuodessa kuin 182 mm aurinkosähkömoduulit.
![Moduulien lämpötehohäviö Moduulien lämpötehohäviö](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/841032_132421.png)
(3)Tehontuotanto ja LCOE-laskelma
Simulointitulokset osoittavat, että 182 mm aurinkosähkömoduulien tehontuotanto on 1,8 % korkeampi kuin erittäin korkean virran moduuleilla, 1,862 kWh/Wp/vuosi. LCOE
osalta 182 mm aurinkosähkömoduulit ovat 0,03-0,05 yuania/kWh alhaisemmat kuin erittäin korkean virran moduulit, 0,19 yuania/kWh.
![Tehontuotanto ja LCOE-laskelma Tehontuotanto ja LCOE-laskelma](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/212977_97650.png)
(4)Empiirinen analyysi erittäin korkean virran aurinkosähkömoduuleista
Johtava merkki, yhteistyössä TÜV Nordin kanssa, suoritti helmikuussa 2021 ulkoisen empiirisen projektin kansallisessa aurinkosähkökoekeskuksessa Yinchuanissa. Empiiriset tiedot osoittivat, että korkean säteilyn sääolosuhteissa, koska enemmän energiaa muuntuu lämmöksi liitoksissa, erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulien käyttölämpötila oli keskimäärin 1,8 °C korkeampi kuin 182 mm aurinkosähkömoduuleilla, ja suurin lämpötilaero oli noin 5 °C. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että aurinkosähkömoduulien korkea käyttövirta aiheuttaa merkittäviä lämpöhäviöitä kennon pinnan metallelektrodeissa ja liitoksissa, mikä nostaa moduulin käyttölämpötilaa. Kuten hyvin tiedetään, aurinkosähkömoduulien lähtöteho laskee lämpötilan noustessa, tehon laskiessa noin 0,35 % jokaista 1 °C nousua kohden; yhdistettynä useisiin tekijöihin, empiiriset tiedot osoittavat, että 182 mm aurinkosähkömoduulien yksittäisen watin tehontuotanto on noin 1,8 % korkeampi kuin erittäin korkean virran moduuleilla.
![Moduulien käyttölämpötila 4. toukokuuta Moduulien käyttölämpötila 4. toukokuuta](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/300308_556579.png)
![Moduulien käyttölämpötila 4. toukokuuta Moduulien käyttölämpötila 4. toukokuuta](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/794719_392581.png)
![Energiantuotannon vertailu Energiantuotannon vertailu](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/755460_359326.png)
3. Sähköturvallisuusriskit korkean virran aurinkosähkömoduuleissa
Aurinkosähkömoduulit ovat sähköisiä laitteita, jotka kapsuloivat aurinkokennot lasilla, takalevyllä, EVA tai POE, ja sitten siirtävät tuotetun tasavirran liitäntäkoteloiden, kaapeleiden ja liittimien kautta. Koko aurinkosähkömoduulille liitäntäkotelot ja liittimet, vaikka ne ovat huomaamattomia pieniä komponentteja, voivat aiheuttaa merkittäviä turvallisuusriskejä, jos ne epäonnistuvat.
(1)Liitäntäkotelon lämpenemisriski
Kolmansien osapuolten tilastojen mukaan voimalaitosten viat (erityisesti tulipalot), joita aurinkosähkömoduulit aiheuttavat, liittyvät pääasiassa liitäntäkoteloihin ja liittimiin. Siksi liitäntäkotelo on kriittinen tekninen kohta moduulin suunnittelussa, erityisesti korkean virran aurinkosähkömoduuleissa, joissa diodien virrankestokyky liitäntäkotelossa on ratkaiseva. Seuraava kuva osoittaa tilanteen, jossa liitäntäkotelon lämpeneminen aiheutti liittimen palamisen.
![Liitäntäkotelon lämpenemisriski Liitäntäkotelon lämpenemisriski](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/205940_312022.png)
Varmistaaksesi liitäntäkotelon diodien virrankantokyvyn, yksipuolisille aurinkosähkömoduuleille suositellaan, että liitäntäkotelon nimellisvirran tulisi olla yli 1,25 kertaa oikosulkuvirta (Isc). Kaksipuolisille aurinkosähkömoduuleille tulisi lisäksi ottaa huomioon 30% kaksipuolinen tuotto ja noin 70% takasivusuhde. 182mm kaksipuoliset aurinkosähkömoduulit käyttävät markkinoilla olevia 25A nimellisvirran liitäntäkoteloita, säilyttäen noin 16% turvallisuusmarginaalin, mikä varmistaa korkeavirtaisten aurinkosähkömoduulien pitkäaikaisen luotettavuuden. Suurempivirtaiset moduulit vaativat korkeamman nimellisvirran liitäntäkoteloita (30A). Kuitenkin, vaikka käytettäisiin 30A liitäntäkoteloita, erittäin korkeavirtaisten aurinkosähkömoduulien turvallisuusmarginaali on suhteellisen matala, ja ylikuormitusriski kasvaa merkittävästi korkeassa säteilyssä ja korkeissa lämpötiloissa.
![Ylikuormitusriskin vertailu Ylikuormitusriskin vertailu](http://custom-images.strikinglycdn.com/res/hrscywv4p/image/upload/c_limit,fl_lossy,h_9000,w_1200,f_auto,q_auto/14489876/844184_858589.png)
(2)Kaapelin lämpenemisriski
IEC 62930 -standardin perusteella teimme aurinkosähkökaapeleiden virrankantokykyyn liittyvää tutkimusta ja laskelmia. Yleisesti ottaen maahan asennetuissa tai jaetuissa kattovoimalaitoksissa 4 mm² kaapelit voivat täyttää 182 mm aurinkosähkömoduulien ja erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulien sovellustarpeet. Kuitenkin, kun jotkut jaetut katot saavuttavat 70 °C lämpötilan, jos erittäin korkean virran aurinkosähkömoduulit eivät käytä kalliimpia 6 mm² aurinkosähkökaapeleita, kaapelit voivat ylikuumentua ja palaa, mikä lisää tulipaloriskiä.
Matalavirtaisten aurinkosähkömoduulien edut
Erilaisten korkean virran aurinkosähkömoduulien riskien ja häviöiden edessä matalavirtaiset aurinkosähkömoduulit osoittavat ainutlaatuisia etuja. Nämä edut tekevät niistä yhä hallitsevampia markkinoilla, erityisesti sovelluksissa, joissa järjestelmän luotettavuus ja pitkän aikavälin hyödyt ovat etusijalla.
1. Korkeampi sähköturvallisuus
Matalavirtaisten aurinkosähkömoduulien matalan virran suunnittelu vähentää merkittävästi lämpöhäviöitä ja kuumapisteiden riskejä, parantaen sähköturvallisuutta. Esimerkiksi Twisun Pro matalavirtaiset aurinkosähkömoduulit käyttävät 10A matalavirran suunnittelua, mikä alentaa käyttölämpötiloja ja vähentää entisestään sähkövikojen todennäköisyyttä. Tämä suunnittelu ei ainoastaan pidennä moduulin käyttöikää, vaan myös varmistaa luotettavan toiminnan erilaisissa ympäristöissä.
2. Korkeampi tehontuotannon tehokkuus
Twisun Pro matalavirtaiset aurinkosähkömoduulit saavuttavat korkeamman tehontuotannon tehokkuuden ainutlaatuisen kolmen osan kennoprosessin kautta. Verrattuna perinteisiin puolisoluprosesseihin, kolmen osan kennoprosessi laskee moduulin käyttölämpötilaa 20 %, lisäten tehontuotantoa 4,64 %. Lisäksi matalan virran suunnittelu vähentää linjahäviöitä, tehden jokaisesta watista tehokkaammin muunnettua sähköä.
3. Järjestelmän yhteensopivuus ja kustannustehokkuus
Matalavirtaisten moduulien vakio koko ja matalan virran suunnittelu tekevät niistä yhteensopivampia olemassa olevien invertterien ja asennusjärjestelmien kanssa. Esimerkiksi Twisun Pro aurinkosähkömoduuli on noin 10A ja sen vakio koko on 1,998 neliömetriä, tehden siitä sopivan valtavirran inverttereille ja asennustelineille. Tämä yksinkertaistaa järjestelmän integrointiprosessia ja vähentää asennuskustannuksia. Lisäksi matalavirtaisten moduulien kevyt kaksoislasi rakenne (vain 21 kg) ei ainoastaan helpota kuljetusta ja asennusta, vaan myös vähentää kuormitusta katoilla, mikä entisestään vähentää asennusvaikeuksia ja -kustannuksia.
4. Suorituskyky heikon säteilyn ympäristöissä
Matalavirtaiset moduulit toimivat erinomaisesti heikon säteilyn ympäristöissä. Twisun Pro aurinkosähkömoduulit alkavat tuottaa sähköä aikaisemmin aamulla ja lopettavat myöhemmin illalla heikossa valaistuksessa, pidentäen päivittäistä tehontuotantoaikaa. Tämä ominaisuus mahdollistaa matalavirtaisten moduulien säilyttää korkea tehokkuus erilaisissa sääolosuhteissa, mikä merkittävästi lisää kokonaistehontuotantoa.
5. Pidempi käyttöikä ja takuu
Twisun Pro matalavirtaisten aurinkosähkömoduulien erittäin alhainen heikkenemisaste aiheuttaa vain 1 % heikkenemisen ensimmäisen vuoden aikana ja 0,4 % vuosittain sen jälkeen, varmistaen pitkäaikaisen korkean tehokkuuden tehontuotannon. Lisäksi Twisun Pro tarjoaa 30 vuoden tuotteen ja tehon takuun kaksoislasi moduuleilleen. Tämä pitkäaikainen takuu tekee investoinnista matalavirtaisiin moduuleihin taloudellisesti kannattavampaa, vähentäen ylläpito- ja vaihtokustannuksia.
Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että Twisun Pro matalavirtaiset aurinkosähkömoduulit, joilla on merkittäviä etuja sähköturvallisuudessa, tehontuotannon tehokkuudessa, järjestelmän yhteensopivuudessa ja kustannustehokkuudessa, ovat nousseet markkinoiden viisaammaksi valinnaksi. Ne käsittelevät erilaisia korkean virran aurinkosähkömoduulien riskejä ja tarjoavat asiakkaille turvallisempia, tehokkaampia ja luotettavampia aurinkosähköratkaisuja. Valitsemalla Twisun Pro matalavirtaiset aurinkosähkömoduulit saat korkeammat tuotot ja pidemmän käyttöiän aurinkosähköjärjestelmällesi.
Vuodesta 2008 lähtien Maysun Solar on sitoutunut tuottamaan korkealaatuisia aurinkosähkömoduuleja. Valmistamme erilaisia aurinkopaneeleja, kuten IBC, HJT, TOPCon aurinkopaneeleja ja parvekesähkövoimaloita, jotka kaikki ovat edistyksellistä teknologiaa, ylivoimaista suorituskykyä ja taattua laatua. Maysun Solar on onnistuneesti perustanut toimistoja ja varastoja moniin maihin ja solminut pitkäaikaisia kumppanuuksia erinomaisien asentajien kanssa! Saadaksesi uusimmat aurinkopaneelihinnat tai muita aurinkosähköön liittyviä kysymyksiä, ota yhteyttä meihin. Olemme sitoutuneet palvelemaan sinua, ja tuotteemme tarjoavat turvallisen takuun.
Saatat myös pitää: