Фотоэлектрическая серия: будущие тенденции рынка? 

Давайте преодолеем шум. Все говорят о расширении в тераваттном масштабе и эксплуатации и техническом обслуживании на основе искусственного интеллекта, но реальная история находится в окопах — устойчивость цепочки поставок, жестокая экономика избыточного предложения модулей и вопрос о том, действительно ли эта новая линия гетеропереходов пригодна для финансирования. Речь идет не о глянцевых прогнозах; речь идет о том, что прилипнет, что сломается и куда деньги тихо перейдут дальше.

Миф о самой дешевой ватте и материальная реальность

В течение многих лет гонка была единственной: снизить цену $/W. Это привело нас к доминированию PERC и скачку размеров пластин с M6 до G12 в мгновение ока. Но здесь ошибочно полагать, что снижение затрат является линейным и бесконечным. Мы упираемся в стену с потреблением серебряной пасты. Даже при использовании усовершенствованной печати на лицевой стороне типичная ячейка PERC по-прежнему использует около 85 мг серебра на ячейку. Учитывая, что к середине десятилетия глобальные фотоэлектрические установки, по прогнозам, достигнут 500 ГВт в год, спрос на серебро только со стороны фотоэлектрических систем будет ошеломляющим. Это неустойчиво. Это приводит к повороту не только в клеточной архитектуре (например, немного меньшее использование пасты TOPCon), но и в фундаментальном материаловедении. Ходят слухи, что нанесение медного гальванического покрытия является решением, но я видел, как пилотные линии испытывают проблемы с адгезией и долгосрочной надежностью при испытаниях на влажную жару. Будущая тенденция – это не просто новая сотовая технология; кто первым устранит узкое место в материале.

Это связано с чем-то столь же обыденным, как монтаж. Когда вы развертываете GW мощности, баланс затрат системы (BOS) становится решающим. Вот тут-то оборудование, буквально гайки и болты, приобретают решающее значение. Я вспоминаю проект в Техасе, где нам пришлось остановить строительство из-за указанного крепеж система слежения не прошла внезапный тест на выдвижение на месте. Процесс замены привел к трехнедельной задержке. Поставщик? Не какой-то магазин-однодневка, а крупный, сертифицированный производитель. Это выявило разрыв между лабораторными характеристиками и производительностью в полевых условиях при динамической нагрузке. Вот почему в сфере закупок теперь рассматривается вся механическая экосистема, а не только модули.

Кстати говоря, недавно я наткнулся на поставщика, Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО (вы можете найти их на https://www.zitaifasteners.com). Они базируются в Юнняне, Хэбэй — центре производства стандартных деталей Китая. Их расположение рядом с крупными транспортными артериями, такими как железная дорога Пекин-Гуанчжоу и национальная автомагистраль 107, является классическим преимуществом для крупногабаритного и низкорентабельного оборудования. Напоминаем, что основа фотоэлектрической отрасли построена на этих огромных специализированных промышленных кластерах. Их существование не определяет какую-либо тенденцию, но их эволюция — в сторону более устойчивых к коррозии покрытий, лучших характеристик усталостной долговечности для двусторонних каркасов модулей — будет тонким индикатором того, где ожидаются точки механического напряжения в будущих установках.

Энергетическая отдача – это новая эффективность

Таблицы лидеров по эффективности модулей отлично подходят для заголовков, но разговоры на местах перешли к выработке энергии. Это киловатт-часы, которые вы фактически собираете за 25 лет. Это позволяет четко сфокусироваться на двусторонности, температурных коэффициентах и ​​спектральном отклике. Я обошел слишком много участков, где прирост задней стороны был скомпрометирован решением, принятым в последнюю минуту, сэкономить на высоте стеллажей или использовать неоптимальное почвенное покрытие. Теоретический выигрыш в 15% превратился в 5%. Болезненный урок системной интеграции.

Настоящее испытание проходит в суровых условиях. Мы развернули некоторые из первых партий TOPCon n-типа в пустыне с высоким уровнем ультрафиолетового излучения. Первоначальное сопротивление ФИД было звездным, но мы заметили более медленное, кумулятивное снижение мощности, связанное с деградацией интерфейса герметика, вызванной УФ-излучением, — проблема, менее выраженная в старых модулях p-типа. Это не стало ошеломляющим событием, но оно изменило модель LCOE. Именно эти детальные, долгосрочные полевые данные будут формировать следующее поколение упаковки элементов и модулей, выходя за рамки стандартной 1000-часовой последовательности DH/TC/UV в лаборатории.

Акцент на урожайности также стимулирует гибридный подход. Это уже не просто выбор между TOPCon и HJT. Я вижу все больше проектов, в которых сочетаются технологии в рамках одного завода: HJT для ограниченного и дорогостоящего пространства на крыше за его превосходные характеристики при рассеянном свете и тепле, а также более громоздкие и дешевые PERC или TOPCon на открытой местности. Этот прагматичный подход к внедрению технологий, основанный на портфолио, является ключевой тенденцией, которую часто упускают из виду чисто НИОКР.

Инвертор как гражданин сети

Инверторы становятся мозгом предприятия, а не просто преобразователем постоянного тока в переменный. Тенденция заключается в возможностях формирования сетки. Мы уже прошли точку, когда нужно просто питаться властью. Поскольку инерция сети падает из-за вывода из эксплуатации тепловых электростанций, новым электростанциям приходится обеспечивать синтетическую инерцию, поддержку напряжения и защиту от сбоев. Я присутствовал на вводе в эксплуатацию, когда оператор сети отклонил установку, потому что ее контур управления реактивной мощностью (Q) был слишком медленным, на миллисекунды. Эта задержка означала, что она не могла помочь стабилизировать близлежащий провал напряжения. Аппаратное обеспечение было работоспособным, а прошивка — нет. Исправление заняло шесть месяцев обновлений программного обеспечения и повторной сертификации.

Это подталкивает отрасль к созданию силовой электроники, которая принципиально более дружественна к сети. МОП-транзисторы из карбида кремния (SiC) в инверторах нового поколения обеспечивают более высокие частоты переключения, что приводит к уменьшению фильтров, но, что более важно, они обеспечивают гораздо более быстрое и точное управление выходными сигналами. Это тихая, скрытая тенденция, которая имеет большее значение для будущей стабильности рынка, чем абсолютное увеличение эффективности модуля на 0,5%.

Задача интеграции огромна. Теперь вам нужно смоделировать электромагнитные переходные процессы всего вашего солнечного парка, взаимодействующего со слабой сетью. Это требует нового набора навыков, сочетающего разработку энергетических систем с силовой электроникой. Компании, которые овладеют этим контролем на уровне системы, в следующем десятилетии заключят контракты EPC.

Хранение: неделимый партнер

Называть это «PV плюс хранилище» уже устарело. На многих рынках это просто фотоэлектрические системы с возможностью хранения. Тенденция заключается в переходе к архитектурам со связью по постоянному току, в которых батареи подключаются непосредственно к шине постоянного тока фотоэлектрической батареи перед инвертором. Повышение эффективности является значимым — вы избегаете цикла преобразования постоянного тока в постоянный ток. Но настоящая польза — это контроль. Вы можете точно ограничить выходную мощность фотоэлектрической батареи, чтобы она точно соответствовала номиналу инвертора, и направить излишек прямо в батарею. Мы модернизировали электростанцию ​​мощностью 100 МВт переменного тока системой с постоянным током мощностью 40 МВт. Сложная часть заключалась не в аппаратном обеспечении; это была пересмотренная логика системы управления энергопотреблением (EMS), позволяющая прогнозировать облачный покров и за считанные секунды решать, следует ли отключать батарею или позволить фотоэлектрической энергии увеличиваться, и все это при соблюдении жесткого графика PPA.

Споры по химии продолжаются. LFP (литий-железо-фосфат) теперь используется по умолчанию для стационарного хранения из-за безопасности и срока службы. Но я слежу за ионами натрия. Плотность энергии ниже, но для коммунальных предприятий занимаемая площадь менее важна, чем стоимость и доступность сырья. Если заявления о сроке службы в полевых условиях сохранятся, это может нарушить минимальный уровень цен на приложения длительного хранения, подключенные к солнечной энергии, особенно там, где ценность заключается в перемещении энергии в течение нескольких дней, а не только часов.

У нас была неудача? Ранние попытки управления температурным режимом для контейнерных батарей, которые слишком сильно зависели от охлаждения окружающего воздуха в пустыне. Пыль засорила фильтры быстрее, чем ожидалось, что привело к перегреву и ухудшению характеристик. Простая, почти глупая оплошность, но она стоила нам месяцев работы. Теперь в спецификациях аккумуляторных корпусов появился совершенно новый раздел, посвященный циклам фильтрации и технического обслуживания.

Цикличность: от модного слова до спецификации

Устойчивое развитие переходит от PR к перечню материалов. Речь идет уже не только об углеродном следе; речь идет о проектировании с возможностью разборки и переработки. Грядущие мандаты ЕС на экодизайн являются предвестником. Можете ли вы аккуратно отделить стекло от герметика (EVA или POE)? Сможете ли вы восстановить кремниевую пластину? Наиболее распространенной формой вторичной переработки является даунсайклинг – дробление панелей для заполнителя в бетоне. Это тупик.

Некоторые производители модулей в настоящее время используют в конструкции подложку из термопластичного полимера вместо термореактивного, который можно переплавить. Другие рассматривают возможность использования проводящих клеев вместо пайки, что облегчит восстановление клеток. Это не альтруизм; это защита от регуляторных рисков и обеспечение доступа к потокам вторичных материалов. Я посетил пилотный завод по переработке отходов, на котором для расслаивания панелей используется сочетание термических и химических процессов. Восстановленное стекло имело достаточно высокую чистоту, чтобы его можно было снова использовать на флоат-линии для производства нового солнечного стекла. Это замкнутый цикл. Но экономика работает только в больших масштабах и с модулями, предназначенными для этого с самого начала.

Это мышление распространяется даже на структурные компоненты. Можно ли легко отсортировать и переработать алюминий из постов трекеров и рам модулей? Промышленность начнет требовать документацию — паспорт материала — на все, вплоть до крепеж. Это добавляет уровень сложности, но также и возможность возмещения затрат в конце срока службы. Компании, которые строят эти циклические логистические цепочки сейчас, будут владеть значительной частью будущего. рынок.

Человеческий фактор: дефицит навыков в высокотехнологичной сфере

Наконец, тенденция, о которой никто не любит говорить: у нас не хватает нужных людей. Технологии развиваются быстрее, чем можно обучить рабочую силу. Одно дело установить модули PERC; другое — ввести в эксплуатацию инвертор, формирующий сеть, или устранить неполадки в системе EMS системы хранения данных, подключенной к постоянному току. Я видел, как проекты задерживались из-за того, что местные специалисты, имеющие опыт работы с традиционными фотоэлектрическими системами, не были сертифицированы для работы на стороне трансформатора среднего напряжения в новых интегрированных инверторно-блочных решениях.

Рынок будущего разделится. Будет надбавка за высокоинтегрированные, интеллектуальные решения для хранения солнечной энергии, для которых потребуются специализированные команды по эксплуатации и техническому обслуживанию, часто поддерживаемые удаленно. И появится рынок более простых и надежных комплектов для менее требовательных приложений. Победитель не обязательно будет обладать лучшей технологией, но наиболее эффективной экосистемой для ее развертывания, обслуживания и финансирования. Это включает в себя наличие надежной цепочки поставок для каждого компонента, от IGBT в инверторе до болтов, которые скрепляют все это вместе. Потому что, в конце концов, тенденция — это всего лишь идея, пока она физически не закреплена на земле, а для этого все равно нужен гаечный ключ, обученная рука, чтобы ее повернуть, и деталь, которая не выйдет из строя на солнце.