نينغبو، الصين، 26 أكتوبر 2022 / PRNewswire/ — مع التطور السريع للتكنولوجيا الكهروضوئية من النوع p إلى النوع n ، فإن الاختلاف في توليد الطاقة لمنتجات تكنولوجيا الخلايا المختلفة يجذب المزيد والمزيد من الاهتمام. في الوقت الحاضر تقنيات الخلايا السائدة هي PERC و TOPCon و HJT . ولكل منها مزاياه وعيوبه الخاصة، ولكن البحث المقارن بشأن توليد الطاقة لا يزال يفتقر إلى مقارنة منهجية لدورة الحياة الكاملة على أساس منظور سيناريوهات التطبيق العالمية.
ولتحقيق هذه الغاية، يتم جمع المعلمات الأساسية للتكنولوجيات الثلاثة المذكورة أعلاه، ويتم قياس توليد الطاقة لمحطات توليد الطاقة على نطاق المرافق مع هذه اللوحات الثلاث المختلفة لتكنولوجيا الخلايا على مدى دورة حياة مدتها 25 عامًا في 21 دولة ومنطقة نموذجية ذات بيئات مناخية مختلفة حول العالم بواسطة شركة Risen Energy المحدودة لإنشاء خريطة مقارنة لمكاسب توليد الطاقة العالمية.
1. خريطة المكاسب العالمية لتوليد الطاقة ( HJT مقابل PERC/TOPCon )
على الصعيد العالمي، تتمتع منتجات تكنولوجيا HJT بتوليد طاقة أعلى، وهو أعلى بنسبة 4.37% -6.54% من PERC وأعلى بنسبة 1.25% -3.33% من TOPCon . وأداء توليد الطاقة الخاص بها أكثر تميزًا خاصة في مناطق درجات الحرارة العالية (مثل الشرق الأوسط وأستراليا وجنوب الولايات المتحدة)، مع 6%+ كسب مقارنة بـ PERC و 3%+ كسب مقارنة بـ TOPCon . كما هو مبين في الشكل 1.1.
الشكل 1-1 خريطة المكاسب العالمية في مجال توليد الطاقة
2. التحليل الفني للوحدات
استنادًا إلى خصائص الوحدات، فإن فجوة توليد الطاقة بين تقنيات الخلايا المختلفة في كل منطقة على الخريطة ناتجة بشكل أساسي عن ثلاثة عوامل: معامل درجة الحرارة والعامل ثنائي الوجه وتدهور الطاقة، ولهذا السبب يمكن لوحدات HJT تحقيق مكاسب أعلى في توليد الطاقة وإنتاجية طاقة أكثر استقرارًا للنظام الكهروضوئي بمعامل درجة الحرارة المستقر للغاية والعامل ثنائي الوجه الأعلى والاحتفاظ بالقدرة.
2.1 معامل درجة الحرارة المستقر للغاية
مقارنةً بمعامل درجة حرارة القدرة البالغ -0.35%/درجة مئوية لـ PERC و -0.32%/درجة مئوية لـ TOPCon ، يكون لوحدات HJT معامل درجة حرارة قدرة أكثر استقرارًا يبلغ -0.24%/درجة مئوية، مما يعني أن وحدات HJT أقل تحللًا للطاقة مقارنةً بوحدات PERC و TOPCon عند ارتفاع درجة حرارة تشغيل الوحدة، مما يقلل من فقدان توليد الطاقة، وستكون ميزة توليد الطاقة هذه خاصة في حالة ارتفاع درجة حرارة بيئة التشغيل، كما هو موضح في الشكل 2.1.
- عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 60 درجة مئوية، تكون القدرة النسبية لوحدات HJT أعلى بنسبة 2.8% من تلك الخاصة بوحدات TOPCon وأعلى بنسبة 3.5% من تلك الخاصة بوحدات PERC .
- عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 65 درجة مئوية، تكون القدرة النسبية لوحدات HJT أعلى بنسبة 3.2% من تلك الخاصة بوحدات TOPCon وأعلى بنسبة 4% من تلك الخاصة بوحدات PERC .
الشكل 2.1 منحنيات تناظر الطاقة ودرجة الحرارة PERC/TOPCon/HJT
2.2 العامل الأعلى ذو الوجهين
مع البنية المتماثلة الطبيعية، تكون خلية HJT خلية ثنائية الوجه بطبيعتها وهي تقنية الخلية ذات أعلى عامل ثنائي الوجه في الوقت الحالي، مثلما هو موضح في الشكل 2.2. في ظل نفس سيناريو التطبيق، كلما ارتفع العامل ثنائي الوجه، زاد كسب توليد الطاقة من الجانب الخلفي. يبلغ عامل ثنائي الوجه لوحدات HJT حوالي 85%، وهو أعلى بحوالي 15% من وحدات PERC وأعلى بحوالي 5% من وحدات TOPCon ، كما هو موضح في الجدول 2.1.
الشكل 2.2 هيكل خلية HJT
الجدول 2.1 العامل ثنائي الوجه لوحدات PERC/TOPCon/HJT
في نفس سيناريو تطبيق محطة توليد الطاقة المركبة على الأرض على نطاق المرافق، يحقق العامل ثنائي الوجه الأعلى لوحدات HJT مكاسب عالية في توليد الطاقة مقارنة بوحدات PERC و TOPCon .
2.3 احتفاظ أعلى بالقدرة
استنادًا إلى منحنيات تدهور الطاقة لتقنيات الخلايا الثلاثة المختلفة، من الواضح أنه بحلول نهاية العام 25، يكون معدل الاحتفاظ بالقدرة لوحدات HJT هو 92%، في حين أن معدل وحدات PERC هو 87.2% ووحدات TOPCon هو 89.4%. وهذا يعني أن منتجات HJT هي من أفضل منتجات الطاقة في دورة الحياة الكاملة لمحطات الطاقة على نطاق المرافق، والتي يمكن أن تؤدي إلى توليد طاقة أكثر استقرارًا وأعلى نسبيًا، كما هو موضح في الشكل 2.3.
نظرًا لأن النتائج التي تمت مناقشتها أعلاه محسوبة مع التحلل الحالي للسنة الأولى بنسبة 2%، فإن ميزة اكتساب توليد الطاقة ستكون أكثر وضوحًا حيث يمكن أن يؤدي تحسين تقنية ومواد تغليف الخلايا والوحدات النمطية إلى تحلل أقل في السنة الأولى لمنتجات HJT .
الشكل 2.3 ضمان المنتج لوحدة PERC/TOPCon/HJT
أعلاه تحليل موجز لأداء خلايا ووحدات HJT . ومع ذلك، ما هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على توليد الطاقة للوحدات ؟ ما مدى أهمية التأثير؟ حاولت شركة Risen Energy إجراء المزيد من التحليل بواسطة PVSYST .
3 . تحليل PVSYST
من حيث عوامل التأثير لتوليد الطاقة، سيتم اختيار سيناريوهات تطبيق نمطية ذات درجة حرارة مرتفعة ومنخفضة للتحليل على التوالي.
3.1 سيناريوهات تطبيق درجات الحرارة المنخفضة
يتم اختيار Harbin كمثال نموذجي لسيناريو التطبيق منخفض درجة الحرارة، والذي يقع بالقرب من 45.9درجة مئوية بمتوسط درجة حرارة سنوية قدره 4.7 درجة مئوية وإجمالي إشعاع أفقي قدره 1347 كيلو وات ساعة/متر2. تم تصميم محطة الطاقة بنسبة تيار مستمر/تيار متردد تبلغ 1.25 وسعة مثبتة تبلغ 4 ميجاوات (مع اختلافات طفيفة في التصميم الفعلي )، باستخدام قوس ثابت بزاوية إمالة مثالية ومحولات سلسلة مناسبة. بحلول عام 25، كان مكاسب توليد الطاقة في TOPCon 3.94% ومكاسب توليد الطاقة في HJT أعلى بنسبة 7.73% مقارنة بتوليد الطاقة في PERC ، كما هو موضح في الجدول 3.1.
الجدول 3.1 مقارنة بين PERC/TOPCon/HJT كسب توليد الطاقة
وفقًا لمقارنة الفقد، فإن العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على توليد الطاقة في التطبيقات منخفضة درجة الحرارة هو تدهور الطاقة. في نهاية العام 25، يكون تدهور الطاقة 12.86% (1.6% + 11.26%) لوحدات PERC ، و 10.6% (0.6% + 10%) لوحدات TOPCon و 7.87% (1.6% + 6.27%) لوحدات HJT . انظر الشكل 3.1.
الشكل 3.1 مقارنة الخسائر الرئيسية لـ PERC/TOPCon/HJT في درجة الحرارة المنخفضة
3.2 سيناريوهات تطبيق درجات الحرارة المرتفعة
تم اختيار أبوظبي في الشرق الأوسط كمثال نموذجي لسيناريو الاستخدام بدرجة حرارة عالية، والذي يقع بالقرب من 24.4درجة مئوية بمتوسط درجة حرارة سنوية 28.5 درجة مئوية وإجمالي إشعاع أفقي 2015.1 كيلو واط ساعة/م2. تم تصميم محطة الطاقة بنسبة تيار مستمر/تيار متردد تبلغ 1.05 وسعة مثبتة تبلغ 4 ميجاوات (مع اختلافات طفيفة في التصميم الفعلي )، مع تطبيق زاوية الإمالة المثلى للأقواس الثابتة ومحولات السلسلة المناسبة. بحلول عام 25، يبلغ مكاسب توليد الطاقة في TOPCon 4.52% ومكاسب توليد الطاقة في HJT أعلى بنسبة 9.67% مقارنة بتوليد الطاقة في PERC ، كما هو موضح في الجدول 3.2.
الجدول 3.2 مقارنة بين PERC/TOPCon/HJT كسب توليد الطاقة
وفقًا للرسم البياني لمقارنة الفقد، بالإضافة إلى تدهور الطاقة، فإن فقدان درجة حرارة التشغيل هو عامل رئيسي آخر يؤثر على توليد الطاقة في سيناريوهات درجات الحرارة المرتفعة. في نهاية العام 25، يكون تحلل القدرة لوحدات PERC هو 12.86% (1.6% + 11.26%)، في حين أن وحدات TOPCon هي 10.6% (0.6% + 10%) وأن وحدات HJT هي 7.87% (1.6% + 6.27%) ؛ فقدان درجة حرارة التشغيل لوحدات PERC هي 8.31%، في حين أن وحدات TOPCon هي 7.26% وأن وحدات HJT هي 5.81%، كما هو موضح في الشكل 3.2.
الشكل 3.2 مقارنة الخسائر الرئيسية لـ PERC/TOPCon/HJT في درجة الحرارة المرتفعة
يوضح التحليل الوارد أعلاه أنه في سيناريوهات التطبيق منخفضة درجة الحرارة، يكون تدهور قدرة الوحدة النمطية أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على توليد الطاقة للمنتج ؛ وفي سيناريوهات التطبيقات مرتفعة درجة الحرارة، تكون درجة حرارة التشغيل عاملًا رئيسيًا آخر. نظرًا لمعامل درجة الحرارة المستقر للغاية والعامل ثنائي الوجه الأعلى والاحتفاظ بالطاقة الأعلى لوحدات HJT ، فإن ميزة كسب توليد الطاقة لـ HJT واضحة في مناطق درجات الحرارة المرتفعة، وفي مناطق درجات الحرارة المنخفضة، يُظهر HJT أيضًا زيادة عالية نسبيًا في توليد الطاقة، مما سيجلب زيادة أعلى في توليد الطاقة وإنتاجية طاقة أكثر استقرارًا للنظام الكهروضوئي.
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
الصورة – https://mma.prnewswire.com/
