قبل عشر سنوات، كانت الوحدة القياسية تحمل تصنيف لوحة اسم يتراوح بين 250 وات إلى 280 وات. أما اليوم، فإن المنتجات السائدة التي تدخل في المصانع العامة{3}}تبلغ 600 وات إلى 700 وات. إن أول ما يتبادر إلى ذهن معظم الناس هو الاعتماد على كفاءة الخلية، ولكن الكفاءة لا تفسر سوى جزء صغير من التغيير. الجواب الحقيقي مدفون في هيكل تكلفة النظام.
 

يتم تقليل خرج طاقة الوحدة إلى معادلة بسيطة إلى حد ما:

الطاقة=منطقة استقبال الضوء- × كفاءة التحويل × 1000 وات/م² (الإشعاع القياسي)

على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية، ارتفعت كفاءة التحويل من حوالي 15% إلى 22% حاليًا لـ PERC، و23%-24% لـ TOPCon، و24%-25%+ لـ BC وHJT. يعد هذا تحسنًا بنسبة 60٪ تقريبًا وهو تحسن مثير للإعجاب حقًا، لكنه لا يمكن أن يمثل قفزة 2.5× من 280 واط إلى 700 واط.

والباقي جاء من المنطقة انتقل طول حافة الرقاقة من 156.75 ملم إلى 166 ملم و182 ملم و210 ملم (التنسيقات M6 وM10 وG12 التي تشير إليها الصناعة)، وارتفع عدد الخلايا من 60 إلى 72، ثم إلى نصف{10}}تخطيطات القطع 144 و132 وغيرها. زادت مساحة الوحدة من 1.6 مترًا مربعًا تقريبًا إلى أكثر من 3 أمتار مربعة.

لذا فإن الطريقة الدقيقة لصياغة الأمر هي:مساحة اللوحة آخذة في النمو، والكفاءة آخذة في التحسن، ولوحة الاسم تشير ببساطة إلى منتج الاثنين.

هناك نقطة واحدة تستحق التأكيد عليها لأنها كثيرًا ما يتم الخلط بينها:القوة الأعلى لا تعني كفاءة أعلى.قد تولد وحدة 700 واط ووحدة 450 واط نفس الطاقة تقريبًا لكل متر مربع. الأول هو أكبر فقط.

 

المحرك هو التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE) - إجمالي الإنفاق طوال العمر مقسومًا على إجمالي الطاقة المنتجة.

كان تخفيض التكلفة في الطاقة الكهروضوئية يتم مكافحته على الوحدة نفسها. ولكن مع انهيار أسعار الوحدات، انخفضت حصة الوحدة من النفقات الرأسمالية الأولية للمصنع من أكثر من النصف إلى حوالي 40% أو أقل. والباقي هو BOS (توازن النظام): الأرفف، والأساسات، وكابلات التيار المستمر، وصناديق التجميع، والعاكسات، والأرض، وطرق الوصول، وعمال التركيب، ومعدات الرفع. حصة كبيرة من تلك التكاليفلا يتم تسعيرها لكل واط، ولكن لكل وحدة ولكل متر مربع.
 

هذا هو المنطق الأساسي وراء الوحدات الكبيرة. خذ محطة بقدرة 100 ميجاوات:

ماذا يعني إلغاء ما يقرب من 80.000 وحدة عمليا؟ تم تقليل عدد المصاعد والمواضع بمقدار 80,000، و160,000 مسمار تثبيت أقل، و80,000 عملية توصيل أسلاك أقل، وانخفاض متناسب في المدادات والمشابك. كل هذا عبارة عن تكاليف العمالة والمواد الاستهلاكية التي تتناقص بشكل خطي.
 

تأتي الوحدات الكبيرة أيضًا بتيار تشغيل أعلى (منتجات بتنسيق 210-يمكن أن تصل إلى تيارات دائرة قصر في نطاق 18 أمبير) وجهد نظام 1500 فولت، بحيث تحمل كل سلسلة سعة أكبر. سلاسل أقل تعني تشغيل كابل DC أقصر، وعدد أقل من وحدات الدمج، وعدد أقل من مدخلات MPPT العاكسة. تقدير الصناعة المشترك للانتقال من فئة 540 واط إلى فئة 700 واط هو توفير BOS ببضعة سنتات لكل واط، وهو ما يترجم إلى انخفاض بنسبة 1% - 3% في إجمالي النفقات الرأسمالية للنظام. في مشروع مرافق باستثمار مئات الملايين، يعد هذا الهامش بمثابة رافعة تنافسية حقيقية في المناقصة.
 

يتمتع التصنيع بنفس الأرباح. يتم تحديد عدد الرقاقات التي يعالجها الخط في الساعة إلى حد كبير من خلال وقت عمل المعدات، وليس من خلال حجم الرقاقات. يؤدي الانتقال من 182 ملم إلى 210 ملم إلى رفع الوات المنتج في الساعة على نفس المعدات بنسبة 30% تقريبًا، وبالتالي فإن الاستهلاك ومساحة المصنع والعمالة والتعبئة كلها تقع على أساس -واط. وهذا هو السبب المباشر وراء تحول سباق الحجم إلى اللون الأبيض-الساخن بعد عام 2019.

 

قم بتوسيع كل شيء بشكل متناسب وستصطدم بجدار هندسي على الفور تقريبًا. تعمل التنسيقات الكبيرة فقط بسبب مجموعة كاملة من تغييرات التصميم الداعمة:

المشكلة التربيعية-الحالية.ضاعف مساحة الرقاقة وسيتضاعف تيار الخرج تقريبًا، لكن تقاس خسارة المقاومة بمربع التيار - بحيث تتضاعف الخسارة أربع مرات. لذلك كان على الوحدات الكبيرة أن تستخدم خلايا نصف مقطوعة (وحتى ثالثة- قطع)، وتصميمات قضبان توصيل متعددة (MBB، تنتقل من 5 أشرطة توصيل إلى 12 أو أكثر)، ورقائق مستطيلة (182×210، 210R، وما شابه) لدفع تيار كل خلية إلى نطاق مقبول. وبدون هذه التدابير، فإن توسيع هذا التنسيق كان ليؤدي إلى جعل الكفاءة أسوأ، وليس أفضل.
 

التحميل الميكانيكي.تزداد لحظات الانحناء الناتجة عن حمل الرياح والثلوج بشكل غير خطي-مع الامتداد. مع زيادة المساحة، يجب إعادة تصميم المقطع العرضي للإطار-، وتكثيف الزجاج أو تحويله إلى ثنائي 2.0 مم، وتغيير موضع فتحة التثبيت-إلى مكانه - وإلا فإن الانحراف المفرط في المركز يسبب شقوقًا صغيرة في الخلايا. تعود العديد من الخلافات المتعلقة بالجودة حول المنتجات ذات التنسيقات الكبيرة-المبكرة إلى هذا بالضبط.
 

توافق الواجهة.إذا تجاوز تيار الوحدة حد دخل MPPT للعاكس، أو إذا وصل جهد الدائرة المفتوحة -إلى سقف 1500 فولت، تتوقف ميزة التكلفة للوحدة الكبيرة. لذلك، يجب أن تتحرك خرائط الطريق الخاصة بالتنسيق جنبًا إلى جنب مع الشركات المصنعة للعاكسات وأجهزة التتبع. تعتبر أجهزة التتبع حساسة بشكل خاص: فالوحدات الأكبر حجمًا ترفع الأحمال الالتوائية الناتجة عن الرياح-، لذا يجب أن تواكب الصلابة الالتوائية وتصميم التخميد الوتيرة.
 

الحدود الصارمة للخدمات اللوجستية والعمالة.بمجرد أن يصل طول الوحدة إلى 2.4 مترًا وتتجاوز 30 كجم، تصل المعالجة اليدوية إلى الحد الأقصى وتصبح أدوات التثبيت الميكانيكية ضرورية. وفي الوقت نفسه، فإن القيود المادية مثل أبعاد الحاوية الداخلية وحدود عرض الطريق ترسم بشكل فعال خطًا لا يمكن للتنسيق أن يتجاوز - إذا لم يتم تعبئة الحجم بكفاءة في حاوية قياسية، فسترتفع تكلفة الشحن لكل واط.
 

ضع كل ذلك معًا وستصبح الصورة واضحة:تتضاءل الفائدة الحدية لزيادة الحجم، في حين أن التكلفة الحدية - للتحميل والخدمات اللوجستية والتركيب ومخاطر الشقوق الصغيرة - آخذة في الارتفاع.إن تقاطع هذين المنحنيين هو السبب التقريبي وراء استقرار الصناعة بالقرب من التنسيق 210 عند حوالي 700 وات. ولم يكن ما يسمى{3}}النقاش "182 مقابل 210" يدور حول أيهما أكبر؛ كان الأمر يتعلق بما يتناسب بشكل أفضل مع النظام البيئي بأكمله لتكنولوجيا الخلايا، والعاكسات، والأرفف، وحاويات الشحن.
 

يفقد منطق مقياس المنفعة- الكثير من قوته على سطح سكني، وفي بعض الأماكن ينعكس. تتمتع الأنظمة السكنية بهيكل تكلفة مختلف وقيود مختلفة: مساحة سقف محدودة، وأشكال غير منتظمة، وتركيب يدوي، وعمر خدمة يزيد عن عشرين عامًا. تمثل الوحدة حصة أصغر من إجمالي الاستثمار مما تمثله في محطة المرافق، بينما تمثل العمالة ودعم-المبيعات حصة أكبر.

مزايا الألواح الكبيرة في المناطق السكنية

وحدات أقل تعني ساعات عمل أقل ونقاط اتصال أقل.يحتاج نظام بقدرة 8 كيلووات إلى 20 وحدة بقدرة 400 وات، ولكن 16 فقط عند 500 وات. أربع وحدات أقل تعني 8 أزواج تزاوج MC4 أقل، و8 مجموعات أقل من المشابك-والمسامير، وكابل DC أقل بعدة أمتار. في أسواق-العمالة-عالية التكلفة - أوروبا وأمريكا الشمالية وأستراليا - غالبًا ما تتجاوز التوفيرات هنا فرق سعر الوحدات نفسها. وبما أن موصلات MC4 هي نقطة فشل عالية التردد-معترف بها ومصدر رئيسي لأعطال قوس التيار المستمر وحرائقه في الأنظمة السكنية، فإن تقليل عدد الاتصالات يعد مكسبًا للموثوقية في حد ذاته.

سعة أكبر عندما تكون مساحة السقف ضيقة.حيث تكون المساحة القابلة للاستخدام هي قيد الربط - السقف المائل الفردي لمنزل حضري ذو شرفات، على سبيل المثال - واط أعلى لكل متر مربع يعني المزيد من السعة المركبة ونسبة استهلاك ذاتي أعلى-من نفس السقف. ولكن على وجه الدقة: ما العمل هنا هو W/m² (كفاءة الوحدة)، وليس تصنيف اللوحة. لا تتمتع اللوحة الكبيرة فعليًا ذات الكفاءة العادية بأي ميزة مقارنة بلوحة أصغر وأكثر كفاءة على سقف مقيد.

العمل الهيكلي الأنظف وتوجيه الكابلات.يعني عدد أقل من الوحدات تصميمًا أبسط، وتشغيل أكثر تنظيمًا للسكك الحديدية والقنوات، وجودة تركيب أكثر اتساقًا، وموقع خطأ أسهل أثناء الخدمة اللاحقة.

تتمتع التنسيقات السائدة بسلسلة التوريد الأكثر سلاسة.تتمتع أحجام الحجم الأعلى-بأقل الأسعار، وأعمق مخزون للقنوات، وأفضل المهل الزمنية، وأكبر مساحة للتفاوض. تظهر هذه النقطة مرة أخرى أدناه بشكل مختلف تمامًا.

تكاليف الألواح الكبيرة في السكنية

دقة تخطيط أكثر خشونة وحواف مهدرة أكثر.تأتي الأسطح السكنية مع مداخن، ومناور، ونوافذ ناتئة، وأكوام تهوية، ومسارات وصول، وتلال، وتقاطعات الورك. كلما كانت الوحدة أكبر، كان من الصعب العثور على موضع بين تلك العوائق. والنتيجة الشائعة هي أن التحول إلى الألواح الأكبر حجمًا يقلل فعليًا من السعة الإجمالية التي يمكن أن يتحملها السقف. وتظهر الخسارة بشكل خاص على أسطح الملاعب الأوروبية المتعددة- وعلى أسطح المنازل الريفية المعقدة في الصين.
 

يتم تضخيم خسائر التظليل.إن الظل الذي يلقيه عمود الكهرباء أو الشجرة في فترة ما بعد الظهيرة في فصل الشتاء يكلف طاقة مطلقة أكبر عندما يسقط على لوحة كبيرة من لوحة صغيرة. عادةً ما تقسم الثنائيات الالتفافية الوحدة إلى ثلاث مناطق، وكلما كانت تلك المناطق أكبر، كلما زادت المساحة التي يتم سحبها للأسفل باستخدام الخلايا المظللة.
 

ارتفاع مخاطر التعامل والتركيب.إن حمل لوح يبلغ طوله 2.3 مترًا ويزيد وزنه عن 30 كجم على سلم إلى سقف مبلط بدرجة 30-مع وجود شخصين يعملان في مهب الريح، يمثل مخاطرة مختلفة تمامًا عن الأعمال المثبتة على الأرض. يقاوم الكثير من القائمين على التركيب الألواح الكبيرة لهذا السبب غير الساحر على وجه التحديد.
 

تغيير توزيع الحمل الهيكلي.على الأسطح القديمة، تم تصميم سعة المدادة ونقاط تحمل البلاط واختراقات العزل المائي حول المسافات الثابتة للوحدات الأصغر. تعمل الألواح الكبيرة على تغيير موقع الأحمال والمسافات بينها، وهو أمر لا يتناسب دائمًا مع المباني القائمة. في بعض الأحيان يكون التعزيز مطلوبًا، وتختفي شريحة أخرى من المدخرات.
 

قد تحتاج الأجهزة الإلكترونية على مستوى الوحدة-إلى الترقية.تحتوي مُحسِّنات الطاقة والمحولات الدقيقة على طاقة إدخال وأسقف حالية. إذا تجاوزها تيار الوحدة، يلزم وجود طراز أكثر تكلفة، مما يعوض التوفير في التثبيت. يجب أن يتم تضمين ذلك في حساب الاختيار من البداية.
 

توفر-قطع الغيار: المشكلة الحقيقية-على المدى الطويل.هذا هو العامل الأكثر سهولة في التغاضي عنه في المناطق السكنية، والأصعب في الإصلاح بعد وقوعه.
 

تم تصميم النظام السكني لمدة -خمسة وعشرين عامًا من الخدمة، ولكن يتم تجديد تنسيقات الوحدات كل ثلاث إلى خمس سنوات. إن تنسيق الخلايا الكاملة الأقدم المكون من 60-خلية{10}}(حوالي 1.65 م، 300–350 وات) أصبح الآن خارج الإنتاج إلى حد كبير، كما اختفى الجيل السابق بقدرة 250 وات تمامًا. إذا فقد النظام الذي تم تثبيته في عام 2016 وحدة اليوم، فإن العثور على النموذج الأصلي - بنفس الأبعاد ونفس الجهد والمعلمات الحالية - يعد أمرًا صعبًا للغاية من الناحية العملية.
 

العواقب تتالي:

عدم تطابق الأبعاد.المنتجات الحالية بشكل عام أطول وأوسع. لن تتناسب مع تباعد السكة الموجودة ومواضع المشبك، لذا يمكنك إما تعديل الأرفف أو العيش مع فجوة دائمة.
 

عدم التطابق الكهربائي.إن خلط الوحدات ذات جهود -فولتية مختلفة للدائرة المفتوحة وتيارات التشغيل في نفس السلسلة يعني أن الوحدة الأضعف تعيق السلسلة بأكملها، ويمكن أن تتجاوز الخسارة الحقيقية بكثير مخرجات اللوحة الفاشلة الفردية. إن تجنب ذلك يعني استبدال السلسلة بأكملها - بوحدة واحدة فاشلة تصبح نفقات على مستوى السلسلة -.
 

سلسلة الضمان مكسورة.عندما تكون الشركة المصنعة الأصلية قد خرجت من السوق أو أوقفت إنتاج الطراز، فإن ضمانات الطاقة والتزامات الاستبدال غالبًا ما لا يكون لها طريق عملي للوفاء بها.
 

الأجزاء المستعملة-لا يمكن الاعتماد عليها.ما يتبقى عادةً هو الوحدات المسحوبة أو -نهاية-مخزون الخط، بمصدر غير معروف، وحالة التدهور، وحالة التشقق الصغير - وليست رخيصة بالضرورة.
 

لذا فإن غريزة "اختيار لوحات أصغر لتسهيل التخطيط" تحتاج إلى خصم مطبق على طول محور الوقت:إن التحديد المتعمد لتنسيق صغير -مهمش بالفعل اليوم يؤدي إلى حدوث مشكلة في قطع الغيار-في العقد القادم أو أكثر من الصيانة.ولكن هذه ليست حجة مفادها أن الحجم الأكبر هو الأفضل أيضًا، لأن المواصفات الأكبر والأحدث تواجه نفس معدل الدوران السريع وليست بالضرورة أطول-عمرًا من المواصفات السائدة.
 

الخيار الحكيم حقا هوالتنسيق السائد مع أعلى حجم شحنة حاليًا، ولا يزال قيد الإنتاج، ويتم توفيره من قبل العديد من الشركات المصنعة- ليس أيًا من طرفي نطاق الحجم. بالنسبة إلى المناطق السكنية، يوجد هذا النطاق حاليًا حول 54-خلية / 108 منتج نصف خلية: يتراوح طولها من 1.7 إلى 1.9 مترًا تقريبًا وتقدر بـ 420-470 وات. ولا تقتصر الفائدة على سهولة التخطيط فحسب، بل أيضًا على احتمال أن يظل البديل القريب، في كل من الشكل والمعلمات، قابلاً للشراء بعد سنوات من الآن.
 

حيثما تسمح الظروف، هناك قراران في مرحلة التصميم يقللان بشكل كبير من المخاطر اللاحقة:

حدد مستوى -إلكترونيات الطاقة للوحدة(المحسنات أو المحولات الدقيقة) بحيث تعمل كل لوحة بشكل مستقل، ولا يؤدي خلط الوحدات ذات المعلمات المختلفة لاحقًا إلى سحب السلسلة بأكملها إلى الأسفل.

احتفظ بوحدة أو وحدتين من نفس دفعة الإنتاج كقطع غيارعند التسليم. التكلفة بسيطة، وهي قريبة من الطريقة الوحيدة لضمان الاستبدال-مثل-المثل بعد مرور عشرين عامًا.

هناك أربعة أشياء أكثر أهمية من تصنيف اللوحة:

واط لكل متر مربع(كفاءة الوحدة) - تحدد مقدار السعة التي يمكن أن يتحملها السقف المحدود.

كيف تتناسب الأبعاد المادية مع عوائق السقف الخاص بك- يحدد نسبة التغطية الحقيقية التي تم تحقيقها.

الوزن وقابلية التثبيت- يحدد سلامة الموقع وعرض أسعار العمالة.

ما إذا كان التنسيق قيد الإنتاج حاليًا مع موردين مستقرين- يحدد ما إذا كان النظام لا يزال قابلاً للإصلاح خلال عشرين عامًا.

لوحة 450 واط تهدر 15% من السقف تفقد لوحة 420 واط تغطيها بالكامل. واللوحة ذات المواصفات الجذابة التي تخرج من الإنتاج خلال ثلاث سنوات، دون ترك أي مصدر لقطع الغيار، قد تخسر لكليهما طوال العمر الكامل للنظام.
 

إغلاق

تستمر الألواح الشمسية في التزايد لأن هذه حالة كتابيةتحسين مستوى النظام-تجاوز تحسين مستوى المكون-.المحرك ليس سجلات الكفاءة الموضوعة في المختبرات، بل التفاصيل غير الملحوظة: مسامير الأرفف، ومسارات الكابلات، وساعات عمل الرافعة، والجدار الداخلي لحاوية الشحن.

ونظرًا لأنها إجابة على مستوى النظام-بالتحديد، فإن لها حدود تطبيق واضحة:في مساحة مفتوحة من الصحراء، الأكبر هو الصحيح؛ على سطح به مداخن ومناور، فإن التركيب المناسب هو الصحيح.