2021年11月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于印發(fā)第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風(fēng)電、光伏基地建設(shè)項目清單的通知》。根據(jù)《通知》，第一批大型風(fēng)電、光伏基地建設(shè)項目清單涉及內(nèi)蒙、青海、甘肅等19個省份，規(guī)?？傆?7.05吉瓦。目前，第一批大型風(fēng)電光伏基地項目已開工約7500萬千瓦，其余項目將在今年一季度陸續(xù)開工。
有設(shè)計院專家指出，隨著光伏實現(xiàn)平價上網(wǎng)，沒有了補貼小時數(shù)的限制，各種有助于在單位面積土地上提升發(fā)電量、降低度電成本(LCOE)的技術(shù)方案將在大基地項目中得到廣泛應(yīng)用。對大尺寸硅片電池、超高功率組件、高容配比大電流逆變器、跟蹤支架等技術(shù)而言，他們迎來了最好的發(fā)展機遇。
其中，跟蹤支架被認(rèn)為是提升單瓦發(fā)電量(等效利用小時數(shù))的最有效手段。據(jù)某券商測算，在1300小時有效光照小時的基礎(chǔ)上，當(dāng)跟蹤系統(tǒng)發(fā)電量增益高于5%時，跟蹤系統(tǒng)相較于固定支架系統(tǒng)都表現(xiàn)出更好經(jīng)濟性。彭博新能源此前也指出，相較于固定支架，雙面發(fā)電+跟蹤器可以在全球93.1%的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)最低LCOE，單面發(fā)電+跟蹤器也可以在全球87.9%的區(qū)域做到最低LCOE。
天合跟蹤最新發(fā)布的開拓者1P產(chǎn)品
但眾所周知，無論是此前的1500V系統(tǒng)、高容配比方案，還是最新的超高功率組件、智能跟蹤支架，在國內(nèi)的應(yīng)用比例都明顯低于海外，時間上也會晚1-2年。作為光伏制造大國，為何總是出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?
某電站投資企業(yè)負責(zé)招標(biāo)審核的領(lǐng)導(dǎo)透露，央國企定標(biāo)后很難增加項目投資金額，如果遇到組件價格上漲，只能從其他地方“省錢”，這種情況下很可能放棄跟蹤支架方案。另一位來自設(shè)計院的工作人員指出，通常情況下，大型電力投資企業(yè)更愿意選擇經(jīng)過眾多考驗的成熟技術(shù)。同時，部分先進技術(shù)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、第三方認(rèn)證、戶外實證方面有所缺失，無法滿足客戶的需求。
上述專家的觀點可以說從不同角度闡釋了跟蹤支架應(yīng)用規(guī)模偏低的原因。那么，2022年，這樣的情況會有轉(zhuǎn)機嗎?
答案是肯定的。
高品質(zhì)要求促進國內(nèi)跟蹤支架健康發(fā)展
對于跟蹤支架的經(jīng)濟性，恐怕沒有人會質(zhì)疑。從技術(shù)層面看，降低度電成本的方式有很多，為何幾乎所有設(shè)計院首先選用跟蹤支架?筆者認(rèn)為，“性價比”或許是最合理的答案。如果能只增加少量土地使用面積和初始投資，就能帶來10-20%的發(fā)電量增益，無疑是非常劃算的。“在光伏電站中應(yīng)用跟蹤支架，不是單純的消費行為，而是一種長期投資，收益非?？捎^。”某電力投資企業(yè)旗下電站項目經(jīng)理說。
但我們也要看到，與組件、逆變器不同，跟蹤支架很難制成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，更多需要根據(jù)現(xiàn)場地形條件綜合分析。此外，各國往往執(zhí)行不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，僅建筑載荷要求就超過30種，給設(shè)計工作帶來了一定難度。“事實上，跟蹤支架這種細長的結(jié)構(gòu)，并不適合采用建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而是更接近大跨度橋梁，需要通過風(fēng)洞試驗證明其可靠性。”天合跟蹤中國研發(fā)負責(zé)人全鵬向筆者表示，他們的每一款跟蹤支架產(chǎn)品，都要經(jīng)過權(quán)威第三方機構(gòu)CPP或RWDI風(fēng)洞試驗，確保安全可靠才會推向市場。“希望在權(quán)威機構(gòu)進行風(fēng)洞試驗也成為國內(nèi)市場高質(zhì)量跟蹤支架標(biāo)配，天合將推動建立更適用于跟蹤支架的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，讓國內(nèi)跟蹤市場健康發(fā)展。”
全鵬表示，風(fēng)對支架的影響中，最關(guān)鍵的是當(dāng)風(fēng)速超過支架結(jié)構(gòu)允許的極限時發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。頻率和阻尼是影響跟蹤支架動態(tài)性能的關(guān)鍵因素，跟蹤支架自由長度越長，扭轉(zhuǎn)頻率越低，跟蹤器的風(fēng)致穩(wěn)定性就越差，改善的辦法是要么提升扭轉(zhuǎn)頻率，要么提高阻尼。“以我們近期推出的開拓者1P為例，它采用了雙邊阻尼系統(tǒng)設(shè)計，阻尼比提升至20%到30%，動態(tài)響應(yīng)放大系數(shù)DAF值降低30%以上，工作風(fēng)速提升至少20%以上。”
據(jù)介紹，天合開拓者1P智能跟蹤解決方案已經(jīng)通過TUV南德等多項國際認(rèn)證，符合IEC62817的要求，可以銷往全球絕大多數(shù)國家和地區(qū)。全鵬表示，他們希望通過不斷的研發(fā)突破，打消業(yè)界對跟蹤支架可靠性的顧慮，提升跟蹤系統(tǒng)在全球特別是中國地面電站中的占比，在面積有限的土地上，制造盡可能多的清潔電力，滿足全球用能需求。
跟蹤和跟蹤，真的不一樣
目前，國內(nèi)幾乎所有主要支架企業(yè)都開發(fā)了跟蹤系統(tǒng)解決方案，并宣稱自己可以帶來最高的發(fā)電量增益。那么，真實情況究竟是什么樣?
設(shè)計院專家表示，傳統(tǒng)跟蹤器只需4個簡單參數(shù)來計算跟蹤角度，只能解決單面組件、平地、晴天場景下的跟蹤需求，對應(yīng)用場景的復(fù)雜性考慮不充分。隨著光伏裝機規(guī)?？焖僭鲩L，復(fù)雜地形、多種氣候條件對跟蹤支架的可靠性和實際增發(fā)效果提出了一定挑戰(zhàn)。同時，雙面組件的大規(guī)模應(yīng)用也讓傳統(tǒng)跟蹤方案在某些時候“力不從心”，在保證正面發(fā)電量之余，無暇顧及背面反射光的發(fā)電量。“傳統(tǒng)方案通常采用天文算法，方案中所有支架轉(zhuǎn)動角度一致，部分組件實際傾角非最優(yōu)，影響發(fā)電量。采用雙面組件，情況更加復(fù)雜，技術(shù)難度大幅提升。”一位電站設(shè)計工作人員如是說。
為了解決這一問題，天合建立了SuperTrack智合跟蹤平臺，多沙塵應(yīng)用場景解決方案和天合跟蹤智慧云平臺。“天合智能跟蹤不僅提供支架硬件，我們有更多的智能功能，幫助客戶獲得更高的發(fā)電收益。根據(jù)測算，與常規(guī)跟蹤算法相比，天合智能跟蹤算法最多可提升發(fā)電量3-8%。”全鵬表示，在陰雨天，智能跟蹤的優(yōu)越性可以得到充分體現(xiàn)。“智能散射跟蹤支架是呈現(xiàn)小角度的，而天文跟蹤支架仍然還是從東60°轉(zhuǎn)到西60°，陰雨天發(fā)電量監(jiān)測會發(fā)現(xiàn)發(fā)電量差異至少在5%以上。”他說。
此外，天合創(chuàng)造性地使用球形軸承，也直接提升了產(chǎn)品可靠性。全鵬表示，對于不太平整的土地，傳統(tǒng)圓柱形軸承無法適應(yīng)，可能出現(xiàn)卡死情況，但球形軸承可以360度旋轉(zhuǎn)，不存在這一問題。同時，圓柱形軸承需要較大的縫隙實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，但球形軸承在安裝時縫隙更小，不容易有灰塵進入。“做跟蹤，我們是認(rèn)真的。”
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，完美適配600W+新時代
天合跟蹤的前身Nclave是全球首批光伏跟蹤支架企業(yè)之一，該公司擁有17年以上光伏跟蹤支架行業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)與工程設(shè)計運用的經(jīng)驗。天合跟蹤支架全球銷售負責(zé)人段順偉表示，迄今位置他們的全球出貨量累計達7GW。憑借產(chǎn)品的高可靠性、先進的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的工程設(shè)計能力，天合跟蹤立足國際市場，其業(yè)務(wù)遍及全球五大洲超過40個國家。“提到天合大家第一反應(yīng)都是光伏組件，其實，在大尺寸組件與跟蹤支架的最佳集成設(shè)計方面，天合跟蹤同樣是全球最具優(yōu)勢的企業(yè)，希望成為更多客戶的首選。”段順偉說。
筆者認(rèn)為，這種集成優(yōu)勢在后續(xù)的電站設(shè)計、施工、運維等環(huán)節(jié)可能都有體現(xiàn)——作為全球最大的同時從事大尺寸組件、跟蹤支架生產(chǎn)的企業(yè)，天合對相關(guān)產(chǎn)品可以將二者順利結(jié)合，實現(xiàn)整套系統(tǒng)最高發(fā)電量。
全鵬介紹說，對于跟蹤支架來講，存在扭轉(zhuǎn)，起伏以及搖擺三種最主要模態(tài)，其中扭矩是影響支架設(shè)計最關(guān)鍵參數(shù)。跟蹤支架單位長度的扭矩與弦長，也就是組件長度的平方成正比。用天合670W 210組件和其他品牌的455W 166組件對比，210組件長度比166組件增加了13.8%，而跟蹤支架扭矩會增加近30%。因此天合在設(shè)計開拓者1P產(chǎn)品時，經(jīng)過了十分精密的計算和截面設(shè)計優(yōu)化，最終采用了大圓角扭矩管的設(shè)計方案，在扭矩管成本不增加的情況下，同樣長度的開拓者1P抗扭變形能力提升了29.6%，完美匹配600W+大功率組件。
對于跟蹤支架與高效組件的組合，全鵬的信心十分充足。他直言：“PERC電池轉(zhuǎn)換效率從21%提升到23%，用了近5年時間，無數(shù)光伏技術(shù)人員付出了難以想象的艱辛。但如果采用跟蹤支架，在許多地區(qū)都可以實現(xiàn)10%以上發(fā)電量增益。相信高效組件與智能跟蹤支架會產(chǎn)生‘疊乘’效應(yīng)，在單位面積產(chǎn)出更多綠色電力。”
段順偉認(rèn)為，在國家風(fēng)光大基地、保障性并網(wǎng)、市場化并網(wǎng)規(guī)模的共同推動下，跟蹤支架應(yīng)用規(guī)模將比2021年有可能翻倍。他強調(diào)：過去，天合跟蹤憑借高品質(zhì)高可靠的組件產(chǎn)品設(shè)計贏得了全球客戶長期的認(rèn)可。今天，盡管面臨各種競爭，天合仍然堅持高可靠性設(shè)計的傳統(tǒng)。“我們堅信，基于高品質(zhì)的產(chǎn)品與系統(tǒng)集成，我們和我們的客戶才能攜手走的更遠。在這里，我也呼吁在600W+光伏開放創(chuàng)新生態(tài)聯(lián)盟全體成員，以及光伏行業(yè)中志同道合的伙伴們，與天合跟蹤一起，構(gòu)建高品質(zhì)的跟蹤支架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和良好的生態(tài)，為碳中和貢獻更多光伏人的力量。”
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