Tiêu chuẩn ngành cho năng lượng mặt trời thương mại và quy mô tiện ích đã được củng cố mạnh mẽ xung quanh các tấm silicon định dạng lớn. Ngày nay, các nhóm mua sắm chủ yếu đánh giá định dạng M10 (182mm) và G12 (210mm) cho các dự án đường ống lớn của họ. Nâng cấp lên các mô-đun lớn hơn không phải là phép tính đơn giản 'càng lớn càng tốt'. Về cơ bản, nó làm thay đổi các thông số điện, giới hạn tải kết cấu và các yêu cầu hậu cần. Việc không tính đến những thay đổi quan trọng này có thể dẫn đến sự không khớp nghiêm trọng của thành phần, vượt ngân sách hoặc ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cơ học.
Trong bài viết này, chúng tôi cung cấp sự so sánh rõ ràng, dựa trên kỹ thuật của cả hai định dạng 182mm và 210mm. Bạn sẽ tìm hiểu xem mỗi kích thước tấm wafer ảnh hưởng rõ rệt như thế nào đến kiến trúc hệ thống và việc triển khai tại hiện trường. Chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cân bằng các yêu cầu về cấu trúc với nhu cầu phần cứng cục bộ để tối ưu hóa Chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE).
Bài học chính
Mặc dù mô-đun PV hai mặt 210mm tối đa hóa công suất đầu ra trên mỗi bảng, nhưng mô-đun này hoạt động ở dòng điện cao hơn, yêu cầu kiểm tra tính tương thích nghiêm ngặt với giới hạn đầu vào của biến tần.
Mô -đun PV hai mặt 182mm mang lại sự cân bằng mạnh mẽ về mật độ công suất cao, độ ổn định về cấu trúc và khả năng tương thích rộng rãi với các hệ thống lắp đặt và theo dõi hiện có.
Tối ưu hóa thiết kế hệ thống quang điện quy mô lớn đòi hỏi phải tính toán tiết kiệm Cân bằng hệ thống (BOS) so với chi phí gia tăng tiềm ẩn trong giá đỡ hạng nặng và hệ thống cáp chuyên dụng.
Những thay đổi gần đây hướng tới các tấm bán dẫn hình chữ nhật (182R/210R) tiếp tục cải tiến việc sử dụng container vận chuyển, trực tiếp giảm chi phí hậu cần trên mỗi watt.
Hiểu biết về vật lý cơ bản và kích thước của các tấm pin mặt trời hiện đại sẽ tạo thành nền tảng cho việc mua sắm thông minh. Sự chuyển đổi từ các tấm wafer M6 cũ sang định dạng M10 và G12 thể hiện bước nhảy vọt lớn về mật độ năng lượng. Tuy nhiên, sự tiến hóa này mang lại những thực tế cơ và điện khác biệt.
Thực tế chiều và trọng lượng
Kích thước vật lý trực tiếp quyết định các thủ tục xử lý tại nơi làm việc. Một tấm nền 182mm tiêu chuẩn thường có diện tích khoảng 2,2 mét vuông. Người lắp đặt nhận thấy kích thước này tương đối dễ quản lý đối với các hoạt động lắp đặt tiêu chuẩn. Ngược lại, tấm nền 210mm sẽ mở rộng diện tích lên khoảng 2,8 mét vuông. Diện tích bề mặt tăng lên này đương nhiên dẫn đến trọng lượng mô-đun nặng hơn. Các đội thường phải đối mặt với những thách thức trong việc xử lý vì bảng G12 nặng hơn vượt quá giới hạn của các nguyên tắc nâng một người, thường yêu cầu các nhóm hai người.
Rủi ro bẻ khóa vi mô cũng tăng theo kích thước mô-đun. Diện tích bề mặt kính lớn hơn có biên độ lệch lớn hơn khi chịu ứng suất. Trong quá trình di chuyển qua địa hình không bằng phẳng, rung động truyền qua bao bì vào pin mặt trời. Nếu người lắp đặt làm rơi hoặc vặn các tấm quá khổ này trong khi lắp đặt, các tế bào silicon mỏng manh bên trong có thể dễ dàng tạo ra các vết nứt nhỏ. Chúng tôi luôn khuyến nghị các giao thức xử lý nghiêm ngặt và các tiêu chuẩn đóng gói nâng cao khi triển khai định dạng G12 lớn hơn.
Bảng 1: So sánh đường cơ sở vật lý và điện
tham số |
Định dạng 182mm (M10) |
Định dạng 210mm (G12) |
Dấu chân điển hình |
~2,2 mét vuông |
~2,8 mét vuông |
Hạng cân |
Tiêu chuẩn (Thường là thang máy dành cho một người) |
Nặng (Thường phải nâng được hai người) |
Mô hình điện |
Điện áp cao hơn, dòng điện thấp hơn |
Điện áp thấp hơn, dòng điện cao hơn |
Nguy cơ nứt vi mô |
Trung bình (Độ lệch tiêu chuẩn) |
Cao hơn (Yêu cầu khung hình cứng hơn) |
Đặc tính điện (Điện áp so với dòng điện)
Hệ thống dây điện bên trong tế bào thay đổi đáng kể cách các tấm này hoạt động về mặt điện. Định dạng 182mm hoạt động theo mô hình 'điện áp cao hơn, dòng điện thấp hơn'. Cấu hình này giúp thiết kế chuỗi dễ dàng hơn. Bạn quản lý bố cục hệ thống một cách trơn tru vì dòng điện vẫn duy trì tốt trong giới hạn tối đa của biến tần tiêu chuẩn.
Ngược lại, định dạng 210mm sử dụng mô hình 'điện áp thấp hơn, dòng điện cao hơn'. Vì mỗi bảng điều khiển tạo ra điện áp mạch hở (Voc) thấp hơn nên bạn có thể liên kết nhiều mô-đun hơn với nhau trong một chuỗi nối tiếp duy nhất trước khi đạt đến giới hạn hệ thống DC 1500V. Dây dài hơn có nghĩa là tổng số dây trên mỗi megawatt ít hơn, giúp cắt giảm số lượng hộp tổ hợp và dây cáp chạy tại nhà. Tuy nhiên, cấu hình này đòi hỏi các thành phần điện được đánh giá cao có khả năng tồn tại trong thế hệ hiện tại lớn.
Khả năng tương thích điện và kết hợp biến tần
Việc truyền sức mạnh lớn qua hệ thống đòi hỏi phải kết hợp các thành phần một cách cẩn thận. Khả năng tương thích với biến tần vẫn là trở ngại thường gặp nhất đối với các nhóm kỹ thuật chuyển sang sử dụng bảng định dạng lớn.
Quản lý các ràng buộc hiện tại cao
Bạn phải xem xét kỹ lưỡng Dòng điện ngắn mạch (Isc) trước khi hoàn tất bất kỳ giao dịch mua thiết bị nào. Khi bạn triển khai một Mô-đun PV hai mặt 210mm , sản lượng dòng điện cao trở thành hạn chế thiết kế chi phối. Dưới ánh sáng mặt trời cực đại và điều kiện suất phản chiếu cao, mức tăng hai chiều đẩy Isc vượt quá 17A đến 18A.
Nhiều bộ biến tần chuỗi và bộ biến tần trung tâm cũ có tính năng đầu vào Theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) được giới hạn ở mức 13A hoặc 15A. Nếu bạn ghép nối bảng điều khiển dòng điện cao 210mm với bộ biến tần bị hạn chế, hệ thống sẽ chủ động cắt dòng điện dư thừa. Bạn sẽ vĩnh viễn mất đi năng lượng quý giá. Chúng tôi khuyên bạn nên kiểm tra tất cả các bảng dữ liệu biến tần để đảm bảo chúng hỗ trợ hơn 20A đầu vào trên mỗi MPPT nhằm khai thác toàn bộ tiềm năng hai chiều một cách an toàn.
Định cỡ và kết hợp cáp
Dòng điện cao tạo ra nhiệt đáng kể. Cáp DC 4mm2 tiêu chuẩn thường bị chập khi kết hợp với các dãy 210mm lớn. Điện trở trong các dây nhỏ hơn tạo ra sự sụt giảm điện áp không thể chấp nhận được trên khoảng cách xa. Quan trọng hơn, cáp có kích thước nhỏ gây ra rủi ro thoát nhiệt nghiêm trọng và có thể làm suy giảm lớp cách điện nhanh chóng.
Nâng cấp mặt cắt cáp DC lên 6mm2 hoặc lớn hơn trở thành biện pháp an toàn và hiệu quả bắt buộc. Yêu cầu kết hợp cũng tăng lên, bổ sung thêm các chi tiết đơn hàng tinh tế vào ngân sách mua sắm của bạn. Ngược lại điều này với việc triển khai một Mô-đun PV hai mặt 182mm . Định dạng M10 phù hợp hoàn hảo với cơ sở hạ tầng điện được tiêu chuẩn hóa. Bạn có thể chủ yếu dựa vào hệ thống cáp 4 mm2 thông thường và cầu chì tiêu chuẩn để tránh sự tăng đột biến về chi phí điện BOS.
Tích hợp chi phí BOS và trình theo dõi trong thiết kế hệ thống quang điện quy mô lớn
Tích hợp cơ học quyết định độ bền lâu dài. Hiệu quả thiết kế hệ thống PV quy mô lớn phải cân nhắc giữa khoản tiết kiệm ban đầu của Cân bằng Hệ thống (BOS) so với chi phí tiềm tàng của việc gia cố kết cấu.
Giới hạn tải kết cấu
Mọi mảng năng lượng mặt trời đều phải đối mặt với áp lực môi trường khắc nghiệt. Các kỹ sư đo dung sai tải trọng gió và tuyết bằng Pascals (Pa). Các tấm tiêu chuẩn thường xuyên kiểm tra ở mức 2400 Pa đối với gió và 5400 Pa đối với tuyết. Tuy nhiên, mô-đun lớn hơn 210mm hoạt động giống như một cánh buồm khổng lồ. Nó bắt được nhiều gió hơn đáng kể. Để tránh hiện tượng kính lệch tâm quá mức, nhà sản xuất phải tích hợp các thanh ray lắp chắc chắn, thiết lập kính kép dày hơn 2,5mm hoặc khung nhôm gia cố. Nếu bạn bỏ qua những thực tế về cấu trúc này, bạn có nguy cơ bị vỡ tấm pin thảm khốc trong các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.
Khả năng tương thích của bộ theo dõi trục đơn
Các dự án quy mô tiện ích phụ thuộc nhiều vào bộ theo dõi trục đơn để tối đa hóa năng suất. Bộ theo dõi sử dụng ống mô-men xoắn trung tâm để xoay các tấm trong suốt cả ngày. Chiều dài và chiều rộng của mô-đun tác động trực tiếp đến lực quay tác dụng lên ống này. Khi gió chạm vào một tấm ván rộng 210mm, nó sẽ tạo ra rung động khí đàn hồi mạnh, đòi hỏi các ống mô-men xoắn cứng hơn và bộ giảm chấn cơ học được nâng cấp.
Hiện tại, các mô-đun 182mm được hưởng lợi từ việc tiêu chuẩn hóa sâu sắc trên các thiết kế thiết bị theo dõi cũ. Hầu hết các trình theo dõi Cấp 1 đều chấp nhận định dạng M10 nguyên bản mà không cần sửa đổi cấu trúc. Ngược lại, việc chọn bảng 210mm yêu cầu bạn chỉ định cấu hình trình theo dõi 'định dạng lớn'. Những hệ thống giá đỡ tùy chỉnh này xử lý hiệu quả mô-men xoắn tăng thêm nhưng thường có mức giá cao.
Sự đánh đổi chi phí lao động và giá đỡ
Tính toán chi phí tiết lộ thực tế lĩnh vực thú vị. Vì mỗi tấm pin G12 tạo ra nhiều năng lượng tuyệt đối hơn nên bạn cần tổng số tấm pin ít hơn để đạt được công suất megawatt mục tiêu của mình. Ít tấm hơn có nghĩa là ít kẹp hơn, ít đường ray hơn và ít điểm kết nối tổng thể hơn. Về mặt lý thuyết, điều này làm giảm chi phí lao động cho mỗi mô-đun của bạn.
Một cảnh báo lớn tồn tại. Các mô-đun nặng 210mm thường vượt quá giới hạn nâng của một người OSHA. Người giám sát lắp đặt phải yêu cầu thang máy dành cho hai người để đảm bảo an toàn. Yêu cầu này nhanh chóng bù đắp cho mức tăng hiệu quả lao động ban đầu. Đội kỹ thuật mệt mỏi nhanh hơn khi di chuyển kính quá khổ trên mặt đất không bằng phẳng, có khả năng làm chậm tốc độ lắp đặt hàng ngày.
Mật độ hậu cần và ý nghĩa LCOE
Chi phí di chuyển thiết bị qua đại dương ảnh hưởng lớn đến tính kinh tế của dự án cuối cùng của bạn. Những đổi mới về kích thước wafer hiện nhắm trực tiếp vào hiệu quả của chuỗi cung ứng.
Sử dụng container vận chuyển
Vận chuyển hàng hóa quốc tế chạy trên container vận chuyển High Cube (HC) tiêu chuẩn 40ft. Một container có giới hạn âm lượng bên trong nghiêm ngặt. Kích thước mô-đun quyết định hoàn toàn hiệu quả đóng gói. Nếu pallet để lại không khí trống bên trong container, bạn sẽ lãng phí tiền vận chuyển không gian chết.
Sự phát triển của hình chữ nhật: Những thay đổi trong ngành gần đây đã giới thiệu các tấm wafer hình chữ nhật, cụ thể là định dạng 182R và 210R.
Loại bỏ không gian chết: Các kỹ sư đã thiết kế các kích thước này một cách rõ ràng để tối đa hóa chiều cao và chiều rộng bên trong của thùng chứa 40HC.
Giảm chi phí vận chuyển hàng hóa: Đóng gói công suất megawatt tích cực hơn vào một hộp duy nhất trực tiếp làm giảm chi phí vận chuyển hàng hóa hậu cần trên mỗi watt.
Dấu chân cacbon: Vận chuyển hiệu quả cũng làm giảm lượng khí thải cacbon gắn liền với giai đoạn mua sắm của bạn.
Mô hình hóa chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE)
Thành công tài chính phụ thuộc vào mô hình LCOE chính xác. Bạn phải chia nhỏ khoản tiết kiệm CAPEX trả trước và so sánh chúng với rủi ro OPEX tiềm ẩn. Mua ít mô-đun và chuỗi hơn sẽ giảm chi phí vốn ban đầu. Tuy nhiên, bạn phải cân bằng điều này với các biến số vận hành như tần suất lưu trữ gió của thiết bị theo dõi. Nếu gió lớn buộc thiết bị theo dõi 210mm vào vị trí cất giữ phòng thủ thường xuyên hơn so với thiết bị theo dõi 182mm, bạn sẽ mất số giờ sản xuất.
Chúng tôi hoạt động dựa trên các giả định minh bạch. Định dạng 210mm thường mang lại LCOE vượt trội trong các dự án tiện ích lớn, địa hình bằng phẳng, nơi hạn chế về bố cục là tối thiểu. Ngược lại, định dạng 182mm được nhiều người coi là đặt cược LCOE an toàn hơn cho các địa hình phức tạp, địa hình đồi núi hoặc mái nhà thương mại và công nghiệp (C&I), nơi cấu hình bố cục linh hoạt vẫn là điều tối quan trọng.
Khung quyết định: Hỗ trợ lựa chọn mô-đun năng lượng mặt trời cho EPC
Các lựa chọn mua sắm quyết định khả năng tồn tại của dự án. Các công ty Kỹ thuật, Mua sắm và Xây dựng (EPC) yêu cầu các phương pháp có cấu trúc để điều hướng các lựa chọn định dạng này. Chúng tôi khuyên bạn nên tuân theo một khung đánh giá cứng nhắc.
Bước 1: Đánh giá địa điểm và môi trường: Phân tích dữ liệu thời tiết lịch sử. Vùng có gió lớn hoặc vùng có tuyết rơi dày đặc thường thiên về độ cứng kết cấu vốn có của định dạng 182mm. Các sa mạc bằng phẳng, ít gió phù hợp hoàn hảo với tiềm năng sản lượng lớn của mô-đun 210mm.
Bước 2: Chuỗi cung ứng và tính sẵn có của linh kiện: Kiểm tra các mối quan hệ đối tác phần cứng hiện có của bạn. Xác minh tính khả dụng của bộ biến tần chuỗi định mức dòng điện cao và bộ theo dõi hạng nặng tương thích trước khi cam kết đạt tới 210mm. Lịch trình xây dựng gian hàng của các thành phần không phù hợp.
Bước 3: Thu mua và vận chuyển hàng hóa: Tính toán chi phí cập bến chính xác. Yếu tố trong số liệu mật độ vùng chứa, đặc biệt nếu áp dụng định dạng 182R hoặc 210R hình chữ nhật mới hơn. Đánh giá giới hạn vận chuyển từ cảng đến địa điểm.
Bước 4: Thực hiện Mô phỏng LCOE: Chạy phần mềm mang lại kết quả so sánh cả hai định dạng. Nếu bạn cần hướng dẫn của chuyên gia để phân tích các hạn chế về địa hình cục bộ, hỗ trợ lựa chọn mô-đun năng lượng mặt trời thu hẹp khoảng cách giữa những lời hứa về bảng dữ liệu và thực tế hiện trường.
Bằng cách xác định tiêu chí danh sách rút gọn của bạn dựa trên quy mô dự án, trạng thái lắp đặt trên mái nhà so với mặt đất và các đối tác biến tần cấp 1 đã chọn của bạn, bạn sẽ giảm thiểu hoàn toàn rủi ro ở hạ nguồn.
Phần kết luận
Cả định dạng 182mm và 210mm đều không vượt trội về mặt tổng thể. Lựa chọn đúng hoàn toàn phụ thuộc vào việc kết hợp cấu hình cơ và điện riêng biệt của mô-đun với cơ sở hạ tầng BOS cụ thể tại cơ sở của bạn. Định dạng 182mm mang lại khả năng tương thích, độ tin cậy về cấu trúc và khả năng tích hợp được tiêu chuẩn hóa. Định dạng 210mm vượt trội trong việc giảm số lượng chuỗi và tối đa hóa mật độ công suất tuyệt đối trên quy mô tiện ích rộng lớn, địa hình bằng phẳng.
Bạn phải nhìn xa hơn số liệu giá mỗi watt ban đầu. Việc tích hợp các mô-đun nặng hơn với dòng điện cao hơn sẽ thay đổi mọi thứ, từ độ dày cáp DC đến các yêu cầu về ống mô-men xoắn theo dõi. Việc tư vấn sớm với các nhóm kỹ thuật trong giai đoạn thiết kế ý tưởng sẽ ngăn ngừa các vấn đề không phù hợp tốn kém ở hạ nguồn.
Để đảm bảo dự án đường ống tiếp theo của bạn đạt được lợi nhuận tối đa, hãy tham gia cùng nhóm kỹ thuật của chúng tôi ngay hôm nay. Chúng tôi cung cấp các mô phỏng lợi nhuận chi tiết, đánh giá khả năng tương thích về cấu trúc và chiến lược mua sắm phù hợp để đảm bảo LCOE tối ưu của bạn.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Các số M2, M6, M10 và G12 có ý nghĩa gì trên các tấm pin mặt trời?
Trả lời: Các mã chữ và số này đại diện cho kích thước tấm wafer silicon được tiêu chuẩn hóa. Trong lịch sử, ngành công nghiệp này sử dụng các tấm wafer M2 (156,75 mm) và M6 (166 mm) nhỏ hơn. Để tăng diện tích bắt ánh sáng chủ động và công suất mô-đun, các nhà sản xuất đã phát triển tiêu chuẩn lên M10 (182 mm) và G12 (210 mm). Tấm wafer lớn hơn làm giảm không gian viền không hoạt động, tăng hiệu quả tổng thể của bảng điều khiển.
Hỏi: Sự khác biệt giữa tấm wafer hình chữ nhật tiêu chuẩn 182/210mm và 182R/210R là gì?
Đáp: 'R' biểu thị hình dạng ô hình chữ nhật chứ không phải hình vuông hoàn hảo. Các nhà sản xuất đã tối ưu hóa các kích thước hình chữ nhật cụ thể này để chuẩn hóa kích thước khung mô-đun. Thiết kế này nhằm mục đích loại bỏ không gian chết trong quá trình đóng gói pallet, tối đa hóa mật độ đóng gói bên trong các container vận chuyển HC 40ft tiêu chuẩn và giảm chi phí vận chuyển hàng hóa.
Câu hỏi: Tôi có thể sử dụng bộ biến tần chuỗi hiện có của mình với mô-đun 210mm không?
Trả lời: Nó phụ thuộc hoàn toàn vào giới hạn hiện tại Theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) của biến tần. Bộ biến tần kế thừa thường đạt tối đa ở mức 13A đến 15A. Điều này là không đủ đối với dòng ngắn mạch 17A+ được tạo ra bởi các mô-đun hai mặt 210mm hiện đại. Việc sử dụng các bộ biến tần cũ sẽ gây ra hiện tượng cắt điện và giảm năng suất.
