Двусторонние модули - одна из самых старых разработок в технологии солнечных панелей, начавшихся в 1960-ых годах. Также это одно из последних достижений. По мнению многих экспертов, сейчас это последняя тенденция, охватывающая солнечную промышленность, и скоро она станет стандартом.

  Двухсторонние модули существуют с 1960-х годов, но именно разработка технологии PERC (passivated emitter rear cell) значительно повысила их эффективность и создала для них потенциал, чтобы стать прорывной технологией на рынке солнечных фотоэлектрических систем.

  Тем не менее, есть много переменных, которые необходимо решить, прежде чем двусторонние модули смогут занять значительную долю рынка. Стоимость - один из самых важных факторов, особенно в случае однофазовых модулей.

(Сокращается разрыв в стоимости между двусторонними и обычными модулями)

  Как и в случае стандартных солнечных модулей, стоимость двусторонних модулей резко упала за последние два десятилетия. Примечательно, что по мере снижения стоимости уменьшился разрыв в стоимости между одно- и двусторонними модулями.

На приведенном выше графике показана одна из основных причин, по которым, согласно прогнозам, доля рынка двусторонних модулей будет продолжать расти. По мере того, как разрыв в стоимости становится меньше, а двустороннее производство увеличивается (что означает больше доступных данных и улучшенный дизайн), дополнительные производственные затраты, связанные с производством задней стороны двусторонних модулей, могут компенсировать дополнительные затраты.

Но достаточно ли увеличения производства, чтобы покрыть дополнительные расходы? Ответ: это сложно. Хотя повышенная стоимость оборудования и затраты на установку двусторонних фотоэлектрических установок не являются чрезмерными, есть и другие факторы, препятствующие широкому внедрению.

Например, есть много элементов дизайна, уникальных для двусторонних систем, которые способствуют повышению общих затрат на установку; в частности, тыльная сторона модулей. Конструкция постоянного тока, расположение площадки и установка могут быть более сложными для двухстороннего завода по сравнению с заводом с однофазными модулями, и это может создать проблемы для инвесторов. Также довольно сложно точно спрогнозировать увеличение производительности для конструкции системы из-за множества переменных, которые влияют на производительность задней стороны.

Несомненно, двусторонние модули увеличивают выработку энергии. Вопрос в том, как точно измерить стоимость двустороннего растения и как точно спрогнозировать производство энергии с учетом всех переменных.

Результаты и исследования показали, что двусторонние модули могут производить дополнительную мощность на 10-20% по сравнению с монофасциальными панелями. Если условия оптимизированы и используются одноосные трекеры, дополнительная мощность может достигать 30-40%.

Важно помнить, что мы ищем оптимальную LCOE (нормированную стоимость электроэнергии), а не максимально возможную мощность. Есть несколько способов увеличения выработки электроэнергии, но многие из этих вариантов нерентабельны и, следовательно, неприменимы на рынке. Например, двухосевое слежение может увеличить выработку энергии, но все же слишком дорого, чтобы его рекомендовать. Таким образом, основным препятствием для двусторонних модулей на рынке является сложность создания точных симуляций и, таким образом, удовлетворения финансовых запросов относительно дополнительных затрат.

Улучшенное тестирование и улучшенное моделирование ведутся в течение многих лет, и улучшения в имеющихся данных, касающихся освещенности и геопространственных данных, в значительной степени способствовали улучшению этих симуляций. Также было построено много двусторонних тестовых участков, предприняты двусторонние исследования и завершены двусторонние установки с получением реальных данных. Фактически, несмотря на все препятствия и неопределенности, двухсторонние установки быстро выросли за последние полдесятилетия - с 97 МВт установленной глобальной мощности в 2016 году до почти 6 ГВт в 2019 году.

Самая большая на сегодняшний день двухсторонняя электростанция - 224 МВт - была завершена в конце 2019 года. Ожидается, что этот рост продолжится. По данным Wood Mackenzie Consultancy, в 2024 году двусторонние модули составят 17% мирового рынка солнечных панелей.

Со всеми данными испытаний и завершенных установок у нас действительно есть модель того, как заставить двусторонние панели работать для более низкого LCOE.

Вот некоторые из лучших практических рекомендаций по оптимизации двусторонней установки и достижения увеличения рентабельности инвестиций и снижения LCOE:

• Выбор участка: стоимость земли влияет на то, насколько двустороннее может быть оптимизировано. В местах, где земли мало и дорого, панели следует укладывать на землю, чтобы обеспечить максимальный сбор энергии на данной площади. Однако там, где земля дешевая, двусторонние модули могут иметь оптимальное расстояние и, следовательно, более высокую урожайность. Кроме того, двусторонняя светоотдача больше там, где энергия рассеянного света больше, что означает, что на более высоких широтах двусторонняя отдача будет больше, чем на более низких широтах.
• Высокое альбедо: выбранная среда должна иметь высокое альбедо. Песок пустыни - хороший вариант. Лучший вариант - белый бетон или кровельная пленка с высокой отражающей способностью. Снег и лед также имеют очень высокое альбедо.
• Высота панели: она будет варьироваться от объекта к объекту, но 1 метр обеспечивает хорошее соотношение цены и качества. Увеличение высоты панели требует измерения и других переменных, таких как скорость ветра и подъемная сила от наклона, и, следовательно, требует более надежных креплений на земле.
• Наклон: это будет варьироваться от места к месту, но, как правило, на 2-15 градусов больше, чем у монофациального наклона.
• Расстояние между рядами: опять же, оно будет варьироваться от участка к участку, но расстояние между рядами от 6 до 8 метров, как было показано, дает хорошие результаты. Конечно, необходимо учитывать стоимость земли или доступного пространства, и если стоимость земли слишком велика, то большее расстояние между рядами увеличит ваш LCOE. В идеале, если земля очень дешевая, ее можно использовать для рентабельного увеличения расстояния между рядами.
• Повышенная плотность MPPT: использование инверторов струн с большим количеством MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) - эффективный способ уменьшить несоответствие струн и обеспечить эффективную работу. Чем больше MPPT на ватт, тем лучше.
• Одноосный трекер: исследователи из Сингапурского научно-исследовательского института солнечной энергии пришли к выводу, что двусторонние установки с одноосевым отслеживанием могут увеличить выход энергии на 35% и достичь самого низкого LCOE для большей части суши на планете. Хотя двухкоординатные трекеры обеспечивают высочайшее производство энергии, их стоимость все еще слишком высока и, следовательно, не так рентабельна. Исследователи написали: «В целом, при той же структуре крепления, двусторонняя конфигурация превосходит монолицую. Конфигурации слежения значительно превосходят конфигурации с фиксированным наклоном, при этом двухосные установки слежения имеют несколько более высокую доходность, чем одна ось ».

Анализ затрат показал, что стоимость оборудования и установки двусторонней фотоэлектрической установки будет примерно на 5% выше, чем у сопоставимой однофазной установки. Кроме того, данные показывают, что стоимость добавления системы слежения за одной осью для получения оптимального урожая добавляет еще 10% к стоимости оборудования и установки по сравнению с эквивалентной установкой без отслеживания.

Следовательно, двухсторонняя одноосная установка с отслеживанием (1T) PV может стоить примерно на 15% дороже, чем сопоставимая однофазная установка PV без отслеживания.

Урожайность двухстороннего растения 1T может быть значительно выше 20%, в некоторых случаях до 35–39%, если можно оптимизировать условия.

Из-за неопределенности в моделировании затрат и производства двусторонних фотоэлектрических установок и относительно небольшого размера выборки надежных данных о производительности инвесторы часто не желают финансировать весь прогнозируемый объем производства на задней стороне. Следовательно, инвесторы могут оценить только часть смоделированной двусторонней прибыли.

Например, если проект прогнозировал прибыль на 10% по сравнению с аналогичным монофициальным проектом, можно было ожидать, что кредитор предоставит на 10% больше долгового финансирования, чем для монофициального проекта. Однако этот кредитор может не оценить полностью прогнозируемую двустороннюю прибыль из-за неопределенностей, которые мы обсудили. Они могут оценить прогнозируемую двустороннюю прибыль только на уровне 50%, что означает, что они будут предлагать только на 5% больше долгового финансирования по сравнению с монофициальным проектом.

А поскольку долговое финансирование, как правило, является самой дешевой формой финансирования, неопределенности на этапе моделирования и моделирования в конечном итоге приводят к увеличению финансовых затрат на проект, тем самым увеличивая LCOE.

Вывод

Таким образом, отрасль в настоящее время все еще пытается управлять переменными для прогнозирования производительности двусторонних модулей, а также управлять затратами на оптимизацию мощности, производимой двусторонними модулями. Однако эти препятствия постепенно преодолеваются с каждым развитием данных и технологий.