Фотоволтаични серии: Бъдещи пазарни тенденции? 

Нека пресечем шума. Всички говорят за разширяване в тераватов мащаб и управлявана от AI O&M, но истинската история е в окопите – устойчивостта на веригата за доставки, бруталната икономика на свръхпредлагането на модули и дали тази нова хетеропреходна линия всъщност е годна за банкиране. Тук не става въпрос за лъскави прогнози; става въпрос за това какво се залепва, какво се счупва и къде тихо се движат парите след това.

Митът за най-евтиния ват и материалните реалности

Години наред състезанието беше уникално: намалете $/W. Това ни доведе до доминиране на PERC и размерите на вафлите скочиха от M6 до G12 за миг. Но грешката тук е да се приеме, че намаляването на разходите е линейно и безкрайно. Ударихме стена с консумация на сребърна паста. Дори с усъвършенстван печат отпред, типичната PERC клетка все още използва около 85 mg сребро на клетка. С глобалните фотоволтаични инсталации, които се очаква да достигнат 500 GW годишно до средата на десетилетието, търсенето на сребро само от фотоволтаични ще бъде зашеметяващо. Това не е устойчиво. Това налага завъртане не само в клетъчната архитектура - като малко по-ниската употреба на паста на TOPCon - но и във фундаменталната наука за материалите. Медното галванично покритие е шепнешком решението, но съм виждал пилотни линии да се борят с адхезията и дългосрочната надеждност при тестове с влажна топлина. Бъдещата тенденция не е просто нова клетъчна технология; това е кой първо пропуква материалното тясно място.

Това се свързва с нещо толкова светско като монтажа. Когато разгръщате GW капацитет, разходите за баланс на системата (BOS) стават основни. Това е мястото, където хардуерът, буквално гайките и болтовете, стават критични. Спомням си проект в Тексас, където трябваше да спрем строителството, защото указаното крепежни елементи за системата за проследяване не успя внезапно тест за изваждане на място. Процесът на заместване предизвика триседмично забавяне. Доставчикът? Не някакъв обикновен магазин, а голям, сертифициран производител. Той подчертава разликата между лабораторните спецификации и полевата производителност при динамично натоварване. Ето защо доставките сега разглеждат цялата механична екосистема, а не само модулите.

Говорейки за това, наскоро попаднах на доставчик, Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (можете да ги намерите на https://www.zitaifasteners.com). Те са базирани в Yongnian, Хъбей - сърцето на производството на стандартни части в Китай. Местоположението им в близост до главни транспортни артерии като железопътната линия Пекин-Гуанджоу и национална магистрала 107 е класическо предимство за насипен хардуер с нисък марж. Това е напомняне, че гръбнакът на фотоволтаичната индустрия е изграден върху тези масивни, специализирани индустриални клъстери. Тяхното съществуване не диктува тенденция, но тяхната еволюция - към по-устойчиви на корозия покрития, по-добри спецификации за живот на умора за двустранни модулни рамки - ще бъде фин индикатор за това къде се очакват точките на механично напрежение в бъдещите инсталации.

Енергийният добив е новата ефективност

Класациите за модулна ефективност са чудесни за заглавия, но разговорът на място се измести към енергийния добив. Това са киловатчасовете, които всъщност събирате за 25 години. Това поставя двустранността, температурните коефициенти и спектралния отговор в остър фокус. Обиколил съм твърде много места, където усилването на задната страна беше компрометирано от решение в последния момент да се спести от височината на стелажа или да се използва неоптимално земно покритие. Теоретичните 15% печалба станаха 5%. Болезнен урок по системна интеграция.

Истинският тест е в тежки условия. Разположихме някои от най-ранните партиди TOPCon от n-тип в обект с висока пустиня и високо UV лъчи. Първоначалната устойчивост на PID беше звездна, но забелязахме по-бавно, кумулативно влошаване на мощността, свързано с UV-индуцирано влошаване на интерфейса на капсулатора, проблем, който е по-слабо изразен при по-старите p-тип модули. Не беше шоустопер, но промени модела LCOE. Именно тези нюансирани, дългосрочни полеви точки от данни ще оформят следващото поколение клетъчни и модулни опаковки, преминавайки отвъд стандартната 1000-часова DH/TC/UV последователност в лабораторията.

Този фокус върху добива също води до хибриден подход. Вече не става въпрос само за избор между TOPCon или HJT. Виждам повече дизайни, които смесват технологии в рамките на един завод — HJT на ограничени покривни пространства с висока стойност за неговата превъзходна производителност при дифузна светлина и топлина и по-обемисти, по-евтини PERC или TOPCon на открита земя. Този прагматичен, базиран на портфолио подход към възприемането на технологии е ключова тенденция, която чистите разкази за научноизследователска и развойна дейност често пропускат.

Инверторът като гражданин на мрежата

Инверторите се превръщат в мозъка на предприятието, а не само в DC-AC преобразувател. Тенденцията е възможностите за формиране на мрежа. Преминахме точката просто да се храним с власт. Тъй като инерцията на мрежата намалява поради оттеглянето на топлоцентрали, от новите централи се изисква да осигурят синтетична инерция, поддържане на напрежението и преминаване по време на повреди. Прегледах пускането в експлоатация, при което мрежовият оператор отхвърли централата, тъй като контролната верига на реактивната мощност (Q) беше твърде бавна, с милисекунди. Това забавяне означаваше, че не може да помогне за стабилизиране на близък спад на напрежението. Хардуерът беше способен, но фърмуерът не беше. Поправката отне шест месеца софтуерни актуализации и повторно сертифициране.

Това тласка индустрията към силова електроника, която е фундаментално по-щадяща мрежата. MOSFET от силициев карбид (SiC) в инверторите от следващо поколение позволяват по-високи честоти на превключване, което води до по-малки филтри, но по-важното е, че позволяват много по-бързо и по-прецизно управление на изходните вълнови форми. Това е тиха, скрита тенденция, която е по-важна за бъдещата стабилност на пазара, отколкото 0,5% абсолютна печалба на ефективност в модул.

Интеграционното предизвикателство е огромно. Сега трябва да моделирате електромагнитното преходно поведение на целия ви соларен парк, взаимодействащ със слаба мрежа. Изисква се нов набор от умения, съчетаващ инженеринг на енергийни системи със силова електроника. Компаниите, които овладеят този контрол на системно ниво, ще заключат през следващото десетилетие EPC договори.

Съхранение: Неделимият партньор

Наричането му PV плюс съхранение вече е остаряло. На много пазари това е просто PV, като се предполага съхранение. Тенденцията е към DC-свързани архитектури, където батериите се свързват директно към DC шината на PV масива преди инвертора. Увеличаването на ефективността е значимо - избягвате цикъл на преобразуване DC-AC-DC-AC. Но истинската полза е контролът. Можете прецизно да фиксирате PV изхода, за да съответства точно на номиналната стойност на инвертора и да насочите всеки излишък направо в батерията. Преоборудвахме 100MWac централа с 40MWh DC-свързана система. Сложната част не беше хардуерът; логиката на преработената система за управление на енергията (EMS) беше да прогнозира облачната покривка и да реши за секунди дали да изтегли батерията или да остави PV рампата, като същевременно спазва строгия график на PPA.

Дебатът по химия продължава. LFP (литиево-железен фосфат) сега е по подразбиране за стационарно съхранение поради безопасност и жизнен цикъл. Но следя натриевите йони. Енергийната плътност е по-ниска, но за мащаба на полезността отпечатъкът е по-малко критичен от цената на суровините и наличността. Ако претенциите за живот на цикъла се запазят в полето, това може да наруши ценовия праг за дълготрайни приложения за съхранение, свързани със слънчевата енергия, особено когато стойността е в прехвърлянето на енергия за дни, а не само за часове.

Провал, който имахме? Ранни опити за термично управление за батерии в контейнери, които разчитат твърде много на охлаждане на околния въздух в пустинно място. Прахът задръсти филтрите по-бързо от очакваното, което доведе до прегряване и намаляване на мощността. Проста, почти глупава грешка, но ни коства месеци работа. Сега спецификациите за кутии за батерии имат изцяло нов раздел за циклите на филтриране и поддръжка.

Циркулярност: От модна дума до BOM

Устойчивостта преминава от PR към спецификацията на материалите. Вече не става дума само за въглероден отпечатък; става въпрос за проектиране за разглобяване и рециклиране. Предстоящите мандати на ЕС за екодизайн са предвестник. Можете ли да отделите чисто стъклото от капсулатора (EVA или POE)? Можете ли да възстановите силиконовата пластина? Най-актуалното рециклиране е downcycling — раздробяване на панели за инертен материал в бетон. Това е задънена улица.

Някои производители на модули сега проектират с термопластичен полимерен заден лист вместо термореактивен, който може да бъде претопен. Други търсят проводими лепила, които да заменят запояването, което прави възстановяването на клетките по-лесно. Това не е алтруизъм; той е надежден за бъдещето срещу регулаторен риск и осигурява достъп до вторични материални потоци. Обиколих пилотно съоръжение за рециклиране, което използва комбинация от термични и химически процеси за разслояване на панели. Възстановеното стъкло беше с достатъчно висока чистота, за да се върне обратно във флоатната линия за ново соларно стъкло. Това е затворен цикъл. Но икономиката работи само в огромен мащаб и с модули, предназначени за нея от самото начало.

Това мислене се процежда дори до структурните компоненти. Може ли алуминият от стълбовете за проследяване и модулните рамки да бъде лесно сортиран и рециклиран? Индустрията ще започне да изисква документация - паспорт на материала - за всичко, до крепежни елементи. Това добавя ниво на сложност, но също така и потенциал за възстановяване на разходите в края на живота. Компаниите, които изграждат тези кръгови логистични вериги сега, ще притежават значителна част от бъдещето пазар.

Човешкият фактор: Липсата на умения в наситена с технологии област

И накрая, тенденция, за която никой не обича да говори: изчерпват ни се правилните хора. Технологията се развива по-бързо, отколкото работната сила може да бъде обучена. Едно е да инсталирате PERC модули; друго е да пуснете в експлоатация инвертор, образуващ мрежа, или да отстраните неизправности в EMS на свързана с постоянен ток система за съхранение. Виждал съм забавяне на проекти, защото местните техници, квалифицирани в традиционните фотоволтаични системи, не са били сертифицирани да работят от страната на трансформатора за средно напрежение на новите, интегрирани решения за инверторни плъзгачи.

Бъдещият пазар ще се раздвои. Ще има премия за силно интегрирани, интелигентни решения за слънчева мрежа за съхранение, които изискват специализирани екипи за експлоатация и поддръжка, често поддържани от разстояние. И ще има пазар за по-прости, по-здрави комплекти за по-малко взискателни приложения. Победителят не е задължително да има най-добрата технология, но най-ефективната екосистема за нейното внедряване, поддържане и финансиране. Това включва надеждна верига за доставки за всеки компонент, от IGBT в инвертора до болтовете, които го държат заедно. Защото в крайна сметка една тенденция е само идея, докато не бъде физически закотвена към земята, а това все още изисква гаечен ключ, обучена ръка, за да я завъртите, и част, която няма да се провали на слънце.