光伏組件通常分為60片電池與72片電池兩種版型：60版型的小尺寸組件可單人搬運(yùn)、安裝，通常用于居民屋頂光伏項(xiàng)目；72版型的大尺寸組件需兩人搬運(yùn)、安裝，通常用于大型光伏項(xiàng)目。
光伏行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)使得制造商開(kāi)始在尺寸上做文章，通過(guò)把電池規(guī)格由邊長(zhǎng)156.75mm增加到166mm(2019年)，組件尺寸小幅提升10%，60與72版型組件面積分別達(dá)到1.8㎡與2.2㎡，仍可滿足單人/兩人安裝。166組件的大獲成功又激勵(lì)制造商把大尺寸組件的面積提高到約2.6㎡(2020年)，除了72版型的182組件(采用邊長(zhǎng)182mm電池)，也出現(xiàn)了55版型210組件(采用邊長(zhǎng)210mm電池)，組件功率接近550W，雙面雙玻組件的重量也推高到了近33kg。
尺寸的持續(xù)增大使很多人只看到表象而忽視了大尺寸背后的各項(xiàng)限制條件，單純以為越大越好，開(kāi)始喊出600W、700W甚至800W組件。實(shí)際上超高功率的背后是超大尺寸，而面積超過(guò)2.6㎡的超大尺寸組件并不會(huì)帶來(lái)更多價(jià)值，卻將因尺寸、電參數(shù)超出邊界值之后面對(duì)的大量風(fēng)險(xiǎn)，不該是光伏組件的發(fā)展方向。
光伏組件作為要使用25年以上、可靠性為先的產(chǎn)品，這種不顧風(fēng)險(xiǎn)先喊出來(lái)、做做試試的產(chǎn)品思路是應(yīng)該擯棄的，從3A背板戶外使用后的大量失效、到無(wú)框雙玻組件應(yīng)用1~2年后壓塊安裝處的高比例破損，歷史上的教訓(xùn)是非常慘痛的。
1
超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)
1.1
超大尺寸組件的載荷風(fēng)險(xiǎn)
除了安裝、搬運(yùn)上的風(fēng)險(xiǎn)，超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在組件的機(jī)械載荷性能上。由于光伏組件重量與成本的限制，組件的玻璃厚度是不可能增加的，即單玻使用3.2mm厚度玻璃，雙玻使用2mm+2mm厚度玻璃，而玻璃厚度保持不變時(shí)，滿足載荷要求的光伏組件尺寸就應(yīng)是有限制的。
如下左圖所示，隨著組件長(zhǎng)度、寬度的增大，邊框的應(yīng)力持續(xù)增加，超大尺寸組件面臨極高的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，組件尺寸的加大將使其受到的風(fēng)、雪壓增大，邊框安裝點(diǎn)所受的剪切應(yīng)力相應(yīng)提高，邊框因風(fēng)載撕裂的風(fēng)險(xiǎn)顯著提高。此外，組件抗動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷的能力將隨著尺寸變大而降低，加上超大尺寸組件所使用的超大玻璃目前尚未量產(chǎn)驗(yàn)證，這方面的風(fēng)險(xiǎn)也將更加不可控。
1.2
超大尺寸組件的自重變形
超大尺寸組件除了邊框應(yīng)力的增加，僅自身重量就會(huì)導(dǎo)致其變形量顯著增加，如下圖所示，組件面積3㎡時(shí)，自重變形可達(dá)11mm；右圖進(jìn)一步可以看出，組件變寬對(duì)變形量的影響大于變長(zhǎng)。因此在組件的使用及運(yùn)輸、搬運(yùn)過(guò)程中，如此大的變形勢(shì)必大大增加電池片隱裂的風(fēng)險(xiǎn)，為電站的發(fā)電收益帶來(lái)隱患。
1.3
超大尺寸組件的海運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)
此前有一些企業(yè)聲稱找到了超大尺寸組件的包裝方案，但并未將其公布。實(shí)際上挑戰(zhàn)現(xiàn)有包裝方式會(huì)顯著增大運(yùn)輸破損風(fēng)險(xiǎn)或項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的使用風(fēng)險(xiǎn)。行業(yè)通用的側(cè)立包裝因40HC集裝箱門(mén)高的限制，組件寬度在1.1m出頭已達(dá)極限。寬度進(jìn)一步增加則或者采用平鋪包裝，或者采用豎立包裝。平鋪的包裝必然會(huì)增加海運(yùn)過(guò)程中的破損率，哪怕2%的破損率增加也是制造企業(yè)難以承受的，而如果隱裂沒(méi)有被投資商發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)品應(yīng)用在電站中，則會(huì)給電站的發(fā)電收益帶來(lái)隱患；豎立的包裝在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)增加了包裝傾倒的風(fēng)險(xiǎn)，超大尺寸的大重量組件一旦壓到工人，非死即傷。
2
為什么說(shuō)超大尺寸組件沒(méi)有帶來(lái)價(jià)值
2.1
人工搬運(yùn)成本
大尺寸組件顯見(jiàn)的價(jià)值是可以降低人工搬運(yùn)、安裝的成本，比如大型電站采用的組件由60版型改為72版型，完全不影響以塊計(jì)的搬運(yùn)的效率，單W的安裝成本將有立竿見(jiàn)影的下降，在人工成本高昂的美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，這部分節(jié)省是比較明顯的。組件尺寸由2㎡提高到2.2㎡，人工成本節(jié)省的原理也同樣，再由2.2提高到2.6㎡，對(duì)于地形起伏不大的地區(qū)，搬運(yùn)效率受到的影響并不大。但如果組件的尺寸與重量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致工人的疲勞度提高，組件安裝到支架的過(guò)程的困難度也將顯著提高，疲勞積累后安裝的破損率就將大幅上升。
如下圖所示，組件寬度通常與人兩臂自然張開(kāi)的距離相當(dāng)，過(guò)寬則抓握的穩(wěn)定性、人對(duì)組件的掌控性均會(huì)顯著下降，由1m提高到1.1m出頭已是極限；組件長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致兩人搬運(yùn)的平穩(wěn)性下降，尤其會(huì)增加地形有一定起伏時(shí)的搬運(yùn)壓力。組件重量上，成年男子單人的搬運(yùn)重量應(yīng)25kg，雙人搬運(yùn)的重量并非簡(jiǎn)單乘2，而需要乘以0.666的系數(shù)，即25×2×0.666=33.3kg，超出極限搬運(yùn)效率必然急劇下降，聲稱近40kg組件按塊計(jì)安裝費(fèi)節(jié)省成本就純粹是辦公室拍腦袋。
2.2
支架與基礎(chǔ)成本
大尺寸組件所帶來(lái)的BOS成本降低主要來(lái)自支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省，其占比可達(dá)80%。而支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省本質(zhì)上源于大支架設(shè)計(jì)帶來(lái)的節(jié)省，包括長(zhǎng)支架節(jié)省樁基礎(chǔ)數(shù)量，以及寬支架攤薄支架與基礎(chǔ)的單W成本。
因此超大尺寸組件并不必然帶來(lái)支架與基礎(chǔ)的成本節(jié)省：對(duì)于山地電站支架的長(zhǎng)度本身不能過(guò)大，超大尺寸組件本身會(huì)不適用；對(duì)于平地電站，跟蹤支架的長(zhǎng)度存在限制，固定支架的長(zhǎng)度考慮到鋼材料的熱脹冷縮實(shí)際上也會(huì)限制在約120m，支架寬度考慮到支架與組件安裝的困難度同樣存在限制。
2.3
電纜&電氣設(shè)備的成本節(jié)省
電纜與電氣設(shè)備(匯流箱或組串式逆變器)上的節(jié)省源自高串功率，因此大尺寸組件通常保持電壓不變電流提高從而提高單串功率，以此節(jié)省電纜的長(zhǎng)度以及匯流箱(或組串式逆變器)的數(shù)量。但哦那個(gè)和考慮到電纜上的能量損失所折算的成本，使用4m㎡電纜時(shí)綜合成本最優(yōu)的電流就在14~15A；匯流箱方面，由于鋁合金直流電纜選型及熔絲規(guī)格限制，超大電流的超大尺寸組件也不會(huì)帶來(lái)匯流箱數(shù)量上的節(jié)??；組串式逆變器在IGBT芯片不變的情況下15A也基本達(dá)到極限，超大電流也無(wú)法利用余量從而帶來(lái)設(shè)備數(shù)量節(jié)省，反而使得產(chǎn)品碎片化，生命周期管理維護(hù)的成本均將增加。實(shí)際上大電流帶來(lái)的節(jié)省完全可以通過(guò)在組件外實(shí)現(xiàn)，把兩路并聯(lián)為一路(無(wú)需搭配熔絲)采用6m㎡光伏電流就可以把光伏電纜的用量顯著降低，相比之下，組件大電流則面臨焊帶、匯流條及自身電纜上的發(fā)熱損失大幅提高，導(dǎo)致組件效率下降、成本提高乃至工作溫度上升，有悖光伏組件效率增加的發(fā)展方向。
3
總結(jié)
綜上所述，超大尺寸組件相對(duì)目前的大尺寸組件在系統(tǒng)成本上無(wú)法帶來(lái)價(jià)值，卻存在一系列的使用風(fēng)險(xiǎn)，其中大部分風(fēng)險(xiǎn)是超大尺寸所固有的難以改善。因此電站投資者應(yīng)避免被表面的600W、700W功率所迷惑，基于度電成本、風(fēng)險(xiǎn)收益分析做出理性的選擇。
光伏行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)使得制造商開(kāi)始在尺寸上做文章，通過(guò)把電池規(guī)格由邊長(zhǎng)156.75mm增加到166mm(2019年)，組件尺寸小幅提升10%，60與72版型組件面積分別達(dá)到1.8㎡與2.2㎡，仍可滿足單人/兩人安裝。166組件的大獲成功又激勵(lì)制造商把大尺寸組件的面積提高到約2.6㎡(2020年)，除了72版型的182組件(采用邊長(zhǎng)182mm電池)，也出現(xiàn)了55版型210組件(采用邊長(zhǎng)210mm電池)，組件功率接近550W，雙面雙玻組件的重量也推高到了近33kg。
尺寸的持續(xù)增大使很多人只看到表象而忽視了大尺寸背后的各項(xiàng)限制條件，單純以為越大越好，開(kāi)始喊出600W、700W甚至800W組件。實(shí)際上超高功率的背后是超大尺寸，而面積超過(guò)2.6㎡的超大尺寸組件并不會(huì)帶來(lái)更多價(jià)值，卻將因尺寸、電參數(shù)超出邊界值之后面對(duì)的大量風(fēng)險(xiǎn)，不該是光伏組件的發(fā)展方向。
光伏組件作為要使用25年以上、可靠性為先的產(chǎn)品，這種不顧風(fēng)險(xiǎn)先喊出來(lái)、做做試試的產(chǎn)品思路是應(yīng)該擯棄的，從3A背板戶外使用后的大量失效、到無(wú)框雙玻組件應(yīng)用1~2年后壓塊安裝處的高比例破損，歷史上的教訓(xùn)是非常慘痛的。
1
超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)
1.1
超大尺寸組件的載荷風(fēng)險(xiǎn)
除了安裝、搬運(yùn)上的風(fēng)險(xiǎn)，超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在組件的機(jī)械載荷性能上。由于光伏組件重量與成本的限制，組件的玻璃厚度是不可能增加的，即單玻使用3.2mm厚度玻璃，雙玻使用2mm+2mm厚度玻璃，而玻璃厚度保持不變時(shí)，滿足載荷要求的光伏組件尺寸就應(yīng)是有限制的。
如下左圖所示，隨著組件長(zhǎng)度、寬度的增大，邊框的應(yīng)力持續(xù)增加，超大尺寸組件面臨極高的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，組件尺寸的加大將使其受到的風(fēng)、雪壓增大，邊框安裝點(diǎn)所受的剪切應(yīng)力相應(yīng)提高，邊框因風(fēng)載撕裂的風(fēng)險(xiǎn)顯著提高。此外，組件抗動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷的能力將隨著尺寸變大而降低，加上超大尺寸組件所使用的超大玻璃目前尚未量產(chǎn)驗(yàn)證，這方面的風(fēng)險(xiǎn)也將更加不可控。
1.2
超大尺寸組件的自重變形
超大尺寸組件除了邊框應(yīng)力的增加，僅自身重量就會(huì)導(dǎo)致其變形量顯著增加，如下圖所示，組件面積3㎡時(shí)，自重變形可達(dá)11mm；右圖進(jìn)一步可以看出，組件變寬對(duì)變形量的影響大于變長(zhǎng)。因此在組件的使用及運(yùn)輸、搬運(yùn)過(guò)程中，如此大的變形勢(shì)必大大增加電池片隱裂的風(fēng)險(xiǎn)，為電站的發(fā)電收益帶來(lái)隱患。
1.3
超大尺寸組件的海運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)
此前有一些企業(yè)聲稱找到了超大尺寸組件的包裝方案，但并未將其公布。實(shí)際上挑戰(zhàn)現(xiàn)有包裝方式會(huì)顯著增大運(yùn)輸破損風(fēng)險(xiǎn)或項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的使用風(fēng)險(xiǎn)。行業(yè)通用的側(cè)立包裝因40HC集裝箱門(mén)高的限制，組件寬度在1.1m出頭已達(dá)極限。寬度進(jìn)一步增加則或者采用平鋪包裝，或者采用豎立包裝。平鋪的包裝必然會(huì)增加海運(yùn)過(guò)程中的破損率，哪怕2%的破損率增加也是制造企業(yè)難以承受的，而如果隱裂沒(méi)有被投資商發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)品應(yīng)用在電站中，則會(huì)給電站的發(fā)電收益帶來(lái)隱患；豎立的包裝在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)增加了包裝傾倒的風(fēng)險(xiǎn)，超大尺寸的大重量組件一旦壓到工人，非死即傷。
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為什么說(shuō)超大尺寸組件沒(méi)有帶來(lái)價(jià)值
2.1
人工搬運(yùn)成本
大尺寸組件顯見(jiàn)的價(jià)值是可以降低人工搬運(yùn)、安裝的成本，比如大型電站采用的組件由60版型改為72版型，完全不影響以塊計(jì)的搬運(yùn)的效率，單W的安裝成本將有立竿見(jiàn)影的下降，在人工成本高昂的美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，這部分節(jié)省是比較明顯的。組件尺寸由2㎡提高到2.2㎡，人工成本節(jié)省的原理也同樣，再由2.2提高到2.6㎡，對(duì)于地形起伏不大的地區(qū)，搬運(yùn)效率受到的影響并不大。但如果組件的尺寸與重量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致工人的疲勞度提高，組件安裝到支架的過(guò)程的困難度也將顯著提高，疲勞積累后安裝的破損率就將大幅上升。
如下圖所示，組件寬度通常與人兩臂自然張開(kāi)的距離相當(dāng)，過(guò)寬則抓握的穩(wěn)定性、人對(duì)組件的掌控性均會(huì)顯著下降，由1m提高到1.1m出頭已是極限；組件長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致兩人搬運(yùn)的平穩(wěn)性下降，尤其會(huì)增加地形有一定起伏時(shí)的搬運(yùn)壓力。組件重量上，成年男子單人的搬運(yùn)重量應(yīng)25kg，雙人搬運(yùn)的重量并非簡(jiǎn)單乘2，而需要乘以0.666的系數(shù)，即25×2×0.666=33.3kg，超出極限搬運(yùn)效率必然急劇下降，聲稱近40kg組件按塊計(jì)安裝費(fèi)節(jié)省成本就純粹是辦公室拍腦袋。
2.2
支架與基礎(chǔ)成本
大尺寸組件所帶來(lái)的BOS成本降低主要來(lái)自支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省，其占比可達(dá)80%。而支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省本質(zhì)上源于大支架設(shè)計(jì)帶來(lái)的節(jié)省，包括長(zhǎng)支架節(jié)省樁基礎(chǔ)數(shù)量，以及寬支架攤薄支架與基礎(chǔ)的單W成本。
因此超大尺寸組件并不必然帶來(lái)支架與基礎(chǔ)的成本節(jié)省：對(duì)于山地電站支架的長(zhǎng)度本身不能過(guò)大，超大尺寸組件本身會(huì)不適用；對(duì)于平地電站，跟蹤支架的長(zhǎng)度存在限制，固定支架的長(zhǎng)度考慮到鋼材料的熱脹冷縮實(shí)際上也會(huì)限制在約120m，支架寬度考慮到支架與組件安裝的困難度同樣存在限制。
2.3
電纜&電氣設(shè)備的成本節(jié)省
電纜與電氣設(shè)備(匯流箱或組串式逆變器)上的節(jié)省源自高串功率，因此大尺寸組件通常保持電壓不變電流提高從而提高單串功率，以此節(jié)省電纜的長(zhǎng)度以及匯流箱(或組串式逆變器)的數(shù)量。但哦那個(gè)和考慮到電纜上的能量損失所折算的成本，使用4m㎡電纜時(shí)綜合成本最優(yōu)的電流就在14~15A；匯流箱方面，由于鋁合金直流電纜選型及熔絲規(guī)格限制，超大電流的超大尺寸組件也不會(huì)帶來(lái)匯流箱數(shù)量上的節(jié)??；組串式逆變器在IGBT芯片不變的情況下15A也基本達(dá)到極限，超大電流也無(wú)法利用余量從而帶來(lái)設(shè)備數(shù)量節(jié)省，反而使得產(chǎn)品碎片化，生命周期管理維護(hù)的成本均將增加。實(shí)際上大電流帶來(lái)的節(jié)省完全可以通過(guò)在組件外實(shí)現(xiàn)，把兩路并聯(lián)為一路(無(wú)需搭配熔絲)采用6m㎡光伏電流就可以把光伏電纜的用量顯著降低，相比之下，組件大電流則面臨焊帶、匯流條及自身電纜上的發(fā)熱損失大幅提高，導(dǎo)致組件效率下降、成本提高乃至工作溫度上升，有悖光伏組件效率增加的發(fā)展方向。
3
總結(jié)
綜上所述，超大尺寸組件相對(duì)目前的大尺寸組件在系統(tǒng)成本上無(wú)法帶來(lái)價(jià)值，卻存在一系列的使用風(fēng)險(xiǎn)，其中大部分風(fēng)險(xiǎn)是超大尺寸所固有的難以改善。因此電站投資者應(yīng)避免被表面的600W、700W功率所迷惑，基于度電成本、風(fēng)險(xiǎn)收益分析做出理性的選擇。
