太陽光発電シリーズ: 将来の市場動向? 

ノイズを遮断しましょう。誰もがテラワット規模の拡張と AI 主導の O&M について話していますが、本当の話は溝の中にあります。サプライ チェーンの回復力、モジュール過剰供給の残酷な経済学、そしてその新しいヘテロ接合ラインが実際に融資可能かどうかです。これは派手な予測に関するものではありません。それは、何が定着し、何が壊れ、そしてお金が次にどこに静かに動くかについてです。

最も安いワットの神話と物質的な現実

何年もの間、レースは特異なものでした。つまり、$/W を引き下げるというものでした。これにより、PERC が優勢になり、ウェーハサイズは一瞬のように M6 から G12 にジャンプしました。しかし、ここでの誤った考えは、コスト削減が線形で無限であると仮定していることです。銀ペーストの消費量で壁にぶち当たりました。高度な表面印刷を行ったとしても、典型的な PERC セルは依然としてセルあたり約 85mg の銀を使用します。世界の太陽光発電設備は10年半ばまでに年間500GWに達すると予測されており、太陽光発電だけからの銀の需要は驚異的なものとなるだろう。それは持続可能ではありません。これは、TOPCon のわずかに低めのペーストの使用など、セルのアーキテクチャだけでなく、基礎的な材料科学にも方向転換を強いることになります。銅の電気めっきが解決策だとささやかれていますが、湿熱試験でパイロット ラインが密着性と長期信頼性に苦戦しているのを私は見てきました。将来のトレンドは単なる新しい細胞技術ではありません。どちらが最初に材料のボトルネックを解決するかです。

これはマウンティングなどの日常的なことにつながります。大量の GW を導入する場合、システムコスト (BOS) のバランスが最も重要になります。そこで重要になるのが、文字通りナットとボルトであるハードウェアです。テキサス州でのプロジェクトを思い出します。 ファスナー トラッカーシステムは、現場での突然の引き出しテストに失敗しました。代替プロセスにより 3 週間の遅れが発生しました。サプライヤー？夜通しのショップではなく、大手の認定メーカーです。これは、実験室の仕様書と動的負荷下での現場のパフォーマンスとの間にギャップがあることを浮き彫りにしました。このため、現在、調達ではモジュールだけでなく機械エコシステム全体に目を向けています。

そういえば、最近あるサプライヤーを見つけたんですが、 Handan Zitai Fastener Manufacturing Co.、Ltd。 (これらは次の場所で見つけることができます) https://www.zitaifasteners.com）。彼らは中国の標準部品生産の中心地である河北省永年市に拠点を置いています。北京-広州鉄道や国道 107 号線などの主要な輸送幹線に近い立地は、利益率の低い大量のハードウェアにとって典型的な利点です。これは、太陽光発電業界のバックボーンが、これらの大規模で特殊な産業クラスターの上に構築されていることを思い出させます。それらの存在がトレンドを決定づけるものではありませんが、より耐食性の高いコーティング、両面モジュールフレームのより優れた疲労寿命仕様への進化は、将来の設置において機械的応力点がどこに予想されるかを示す微妙な指標となるでしょう。

エネルギー収量は新たな効率です

モジュール効率のリーダーボードは見出しとしては最適ですが、現場での話題はエネルギー収量に移っています。これは、25 年間で実際に収穫できるキロワット時です。これにより、両面面性、温度係数、スペクトル応答に焦点が当てられます。ラッキングの高さを節約したり、次善のグランドカバーを使用したりするという土壇場での決定により、バックサイドゲインが損なわれたサイトをあまりにも多く歩きました。理論上の 15% のゲインは 5% になりました。システム統合における痛ましい教訓。

本当の試練は過酷な環境です。私たちは、最も初期の n 型 TOPCon バッチの一部を高砂漠地帯、高紫外線の場所に配備しました。初期の PID 耐性は優れていましたが、カプセル材界面の UV 誘発劣化に関連した、より緩やかな累積電力劣化に気づきました。この問題は、古い p 型モジュールではそれほど顕著ではありませんでした。それは決定的なものではありませんでしたが、LCOE モデルを微調整しました。これらの微妙な長期フィールド データ ポイントが、ラボでの標準的な 1000 時間の DH/TC/UV シーケンスを超えて、次世代のセルおよびモジュールのパッケージングを形作ることになります。

この収量への焦点は、ハイブリッドアプローチも推進しています。もはや、TOPCon か HJT のどちらかを選択するだけではありません。単一のプラント内でテクノロジーを組み合わせた設計が増えています。限られた高価値の屋上スペースでは拡散光と熱に対する優れた性能を発揮する HJT が、空き地ではより大型で安価な PERC または TOPCon が使用されます。技術導入に対するこの実用的でポートフォリオベースのアプローチは、純粋な研究開発の物語が見逃しがちな重要なトレンドです。

グリッドシチズンとしてのインバータ

インバーターは単なる DC-AC コンバーターではなく、プラントの頭脳になりつつあります。トレンドはグリッド形成機能です。私たちは単に権力を供給する段階を過ぎています。火力発電所の廃止により系統慣性が低下する中、新しい発電所には合成慣性、電圧サポート、故障時のライドスルーの提供が求められています。私は、無効電力 (Q) 制御ループがミリ秒単位で遅すぎるという理由で、系統運用者がプラントを拒否した試運転に立ち会いました。この遅延は、近くの電圧低下を安定させるのに役立たないことを意味します。ハードウェアは機能していましたが、ファームウェアは機能していませんでした。この修正には、ソフトウェアの更新と再認定に 6 か月かかりました。

これにより、業界は根本的によりグリッドに優しいパワーエレクトロニクスに向かうことになります。次世代インバータの炭化ケイ素 (SiC) MOSFET により、より高いスイッチング周波数が可能になり、フィルタが小型化されますが、より重要なのは、出力波形のより高速かつ正確な制御が可能になることです。これはパネルの裏側にある静かな傾向であり、モジュールの絶対効率が 0.5% 向上することよりも、将来の市場の安定にとって重要です。

統合の課題は膨大です。次に、弱い送電網と相互作用するソーラーパーク全体の電磁過渡動作をモデル化する必要があります。パワー システム エンジニアリングとパワー エレクトロニクスを融合する新しいスキルセットが必要です。このシステムレベルの制御を習得した企業は、今後 10 年間の EPC 契約を確実に締結することになります。

ストレージ: 不可分なパートナー

PV プラス ストレージと呼ぶのはすでに時代遅れです。多くの市場では、ストレージを前提とした単なる PV です。トレンドは、バッテリーがインバーターの前に PV アレイの DC バスに直接接続される DC 結合アーキテクチャに向かってきています。効率の向上には意味があります。DC-AC-DC-AC 変換サイクルを回避できます。しかし、本当の利点はコントロールです。インバーターの定格と正確に一致するように PV 出力を正確にクリップし、余剰分をバッテリーに直接注ぎ込むことができます。 100MWac プラントを 40MWh DC 結合システムで改修しました。難しいのはハードウェアではありませんでした。それは、厳しい PPA スケジュールを守りながら、雲量を予測し、バッテリーから電力を供給するか PV を増加させるかを数秒で決定する、エネルギー管理システム (EMS) ロジックの改訂でした。

化学の議論は続いています。現在、安全性とサイクル寿命の理由から、LFP (リン酸鉄リチウム) が定置保管のデフォルトとなっています。しかし、私はナトリウムイオンに注目しています。エネルギー密度は低くなりますが、実用規模では、原材料のコストや入手可能性ほど設置面積は重要ではありません。サイクル寿命の主張が現場で有効であれば、特に数時間だけでなく数日にわたってエネルギーを移行することに価値がある場合、太陽光発電に接続された長期貯蔵用途の価格の下限が崩壊する可能性がある。

私たちの失敗でしょうか？コンテナ化されたバッテリーの熱管理の初期の試みは、砂漠地帯での周囲空気冷却に大きく依存していました。予想よりも早く粉塵がフィルターに詰まり、過熱や定格低下につながりました。単純で、ほとんど愚かな見落としでしたが、それによって何か月ものパフォーマンスが犠牲になりました。バッテリーエンクロージャーの仕様書には、ろ過とメンテナンスサイクルに関するまったく新しいセクションが追加されました。

循環性: バズワードから BOM まで

サステナビリティは PR から部品表へと移行しています。もはや二酸化炭素排出量だけが問題ではありません。分解とリサイクルを考慮した設計が重要です。 EU の今後のエコデザイン義務はその前兆です。ガラスを封止材 (EVA または POE) からきれいに分離できますか?シリコンウエハは回収してもらえますか？現在のリサイクルのほとんどは、パネルを粉砕して骨材をコンクリートに入れるダウンサイクルです。それは行き止まりです。

一部のモジュールメーカーは現在、熱硬化性樹脂ではなく、再溶融可能な熱可塑性ポリマーのバックシートを使用して設計しています。セルの回収を容易にするために、はんだ付けの代わりに導電性接着剤を検討している企業もいます。これは利他主義ではありません。将来にわたって規制リスクを防ぎ、二次材料の流れへのアクセスを確保します。私は、熱プロセスと化学プロセスを組み合わせてパネルを剥離するパイロットリサイクル施設を見学してきました。回収されたガラスは、新しいソーラーガラス用のフロートラインに戻すのに十分な高純度でした。それは閉ループです。しかし、経済性は大規模かつ最初からそのために設計されたモジュールを使用した場合にのみ機能します。

この考え方は構造コンポーネントにまで浸透しています。トラッカーポストやモジュールフレームからのアルミニウムは簡単に分別してリサイクルできますか?業界は、あらゆるものについての文書、つまり重要なパスポートを要求し始めるでしょう。 ファスナー。これにより複雑さが増すだけでなく、耐用年数終了時にコストを回収できる可能性も高まります。これらの循環物流チェーンを今構築している企業は、将来の重要な部分を所有することになります。 市場.

ヒューマンファクター: テクノロジーが飽和した分野におけるスキルギャップ

最後に、誰も話したくない傾向があります。それは、適切な人材が不足しているということです。テクノロジーは、従業員が訓練できる速度を超える速さで進化しています。 PERC モジュールをインストールすることは 1 つの作業です。グリッド形成インバーターの試運転や、DC 結合ストレージ システムの EMS のトラブルシューティングは別の作業です。従来の太陽光発電に熟練した地元の技術者が、新しい統合型インバータスキッド ソリューションの高圧変圧器側で作業する資格を持っていなかったため、プロジェクトが遅れているのを見てきました。

今後の市場は二分化するだろう。高度に統合されたスマートな太陽光発電グリッド ソリューションには、多くの場合リモートでサポートされる専門の O&M チームが必要となり、割増料金が発生します。そして、それほど要求の厳しくない用途向けに、よりシンプルで堅牢なキットの市場が生まれるでしょう。勝者は必ずしも最高のテクノロジーを持っているわけではありませんが、それを導入、維持、資金調達するための最も効果的なエコシステムを持っています。これには、インバーターの IGBT からすべてを固定するボルトに至るまで、あらゆるコンポーネントに対して信頼性の高いサプライ チェーンを確立することが含まれます。なぜなら、トレンドは結局のところ、物理的に地面に固定されるまでは単なるアイデアにすぎず、それを回すにはレンチ、熟練した手、そして太陽の下でも壊れない部品が必要だからです。