2021年11月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關于印發(fā)第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電、光伏基地建設項目清單的通知》。根據《通知》，第一批大型風電、光伏基地建設項目清單涉及內蒙、青海、甘肅等19個省份，規(guī)模總計97.05吉瓦。目前，第一批大型風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。
有設計院專家指出，隨著光伏實現平價上網，沒有了補貼小時數的限制，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)的技術方案將在大基地項目中得到廣泛應用。對大尺寸硅片電池、超高功率組件、高容配比大電流逆變器、跟蹤支架等技術而言，他們迎來了最好的發(fā)展機遇。
其中，跟蹤支架被認為是提升單瓦發(fā)電量(等效利用小時數)的最有效手段。據某券商測算，在1300小時有效光照小時的基礎上，當跟蹤系統(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)都表現出更好經濟性。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)域實現最低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，在國內的應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，為何總是出現這樣的現象?
某電站投資企業(yè)負責招標審核的領導透露，央國企定標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)更愿意選擇經過眾多考驗的成熟技術。同時，部分先進技術在技術標準、第三方認證、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用規(guī)模偏低的原因。那么，2022年，這樣的情況會有轉機嗎?
答案是肯定的。
高品質要求促進國內跟蹤支架健康發(fā)展
對于跟蹤支架的經濟性，恐怕沒有人會質疑。從技術層面看，降低度電成本的方式有很多，為何幾乎所有設計院首先選用跟蹤支架?筆者認為，“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，收益非常可觀。”某電力投資企業(yè)旗下電站項目經理說。
但我們也要看到，與組件、逆變器不同，跟蹤支架很難制成標準化產品，更多需要根據現場地形條件綜合分析。此外，各國往往執(zhí)行不同的技術標準，僅建筑載荷要求就超過30種，給設計工作帶來了一定難度。“事實上，跟蹤支架這種細長的結構，并不適合采用建筑相關標準，而是更接近大跨度橋梁，需要通過風洞試驗證明其可靠性。”天合跟蹤中國研發(fā)負責人全鵬向筆者表示，他們的每一款跟蹤支架產品，都要經過權威第三方機構CPP或RWDI風洞試驗，確保安全可靠才會推向市場。“希望在權威機構進行風洞試驗也成為國內市場高質量跟蹤支架標配，天合將推動建立更適用于跟蹤支架的技術標準，讓國內跟蹤市場健康發(fā)展。”
全鵬表示，風對支架的影響中，最關鍵的是當風速超過支架結構允許的極限時發(fā)生扭轉失穩(wěn)。頻率和阻尼是影響跟蹤支架動態(tài)性能的關鍵因素，跟蹤支架自由長度越長，扭轉頻率越低，跟蹤器的風致穩(wěn)定性就越差，改善的辦法是要么提升扭轉頻率，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)設計，阻尼比提升至20%到30%，動態(tài)響應放大系數DAF值降低30%以上，工作風速提升至少20%以上。”
據介紹，天合開拓者1P智能跟蹤解決方案已經通過TUV南德等多項國際認證，符合IEC62817的要求，可以銷往全球絕大多數國家和地區(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?
設計院專家表示，傳統(tǒng)跟蹤器只需4個簡單參數來計算跟蹤角度，只能解決單面組件、平地、晴天場景下的跟蹤需求，對應用場景的復雜性考慮不充分。隨著光伏裝機規(guī)?？焖僭鲩L，復雜地形、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，情況更加復雜，技術難度大幅提升。”一位電站設計工作人員如是說。
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。“智能散射跟蹤支架是呈現小角度的，而天文跟蹤支架仍然還是從東60°轉到西60°，陰雨天發(fā)電量監(jiān)測會發(fā)現發(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，可能出現卡死情況，但球形軸承可以360度旋轉，不存在這一問題。同時，圓柱形軸承需要較大的縫隙實現旋轉，但球形軸承在安裝時縫隙更小，不容易有灰塵進入。“做跟蹤，我們是認真的。”
產業(yè)鏈協同，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)、生產與工程設計運用的經驗。天合跟蹤支架全球銷售負責人段順偉表示，迄今位置他們的全球出貨量累計達7GW。憑借產品的高可靠性、先進的技術和優(yōu)質的工程設計能力，天合跟蹤立足國際市場，其業(yè)務遍及全球五大洲超過40個國家。“提到天合大家第一反應都是光伏組件，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。
筆者認為，這種集成優(yōu)勢在后續(xù)的電站設計、施工、運維等環(huán)節(jié)可能都有體現——作為全球最大的同時從事大尺寸組件、跟蹤支架生產的企業(yè)，天合對相關產品可以將二者順利結合，實現整套系統(tǒng)最高發(fā)電量。
全鵬介紹說，對于跟蹤支架來講，存在扭轉，起伏以及搖擺三種最主要模態(tài)，其中扭矩是影響支架設計最關鍵參數。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%。因此天合在設計開拓者1P產品時，經過了十分精密的計算和截面設計優(yōu)化，最終采用了大圓角扭矩管的設計方案，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電池轉換效率從21%提升到23%，用了近5年時間，無數光伏技術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10%以上發(fā)電量增益。相信高效組件與智能跟蹤支架會產生‘疊乘’效應，在單位面積產出更多綠色電力。”
段順偉認為，在國家風光大基地、保障性并網、市場化并網規(guī)模的共同推動下，跟蹤支架應用規(guī)模將比2021年有可能翻倍。他強調：過去，天合跟蹤憑借高品質高可靠的組件產品設計贏得了全球客戶長期的認可。今天，盡管面臨各種競爭，天合仍然堅持高可靠性設計的傳統(tǒng)。“我們堅信，基于高品質的產品與系統(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，構建高品質的跟蹤支架行業(yè)標準和良好的生態(tài)，為碳中和貢獻更多光伏人的力量。”
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