光伏組件通常分為60片電池與72片電池兩種版型：60版型的小尺寸組件可單人搬運、安裝，通常用于居民屋頂光伏項目；72版型的大尺寸組件需兩人搬運、安裝，通常用于大型光伏項目。
光伏行業(yè)的激烈競爭使得制造商開始在尺寸上做文章，通過把電池規(guī)格由邊長156.75mm增加到166mm(2019年)，組件尺寸小幅提升10%，60與72版型組件面積分別達到1.8㎡與2.2㎡，仍可滿足單人/兩人安裝。166組件的大獲成功又激勵制造商把大尺寸組件的面積提高到約2.6㎡(2020年)，除了72版型的182組件(采用邊長182mm電池)，也出現(xiàn)了55版型210組件(采用邊長210mm電池)，組件功率接近550W，雙面雙玻組件的重量也推高到了近33kg。
尺寸的持續(xù)增大使很多人只看到表象而忽視了大尺寸背后的各項限制條件，單純以為越大越好，開始喊出600W、700W甚至800W組件。實際上超高功率的背后是超大尺寸，而面積超過2.6㎡的超大尺寸組件并不會帶來更多價值，卻將因尺寸、電參數(shù)超出邊界值之后面對的大量風(fēng)險，不該是光伏組件的發(fā)展方向。
光伏組件作為要使用25年以上、可靠性為先的產(chǎn)品，這種不顧風(fēng)險先喊出來、做做試試的產(chǎn)品思路是應(yīng)該擯棄的，從3A背板戶外使用后的大量失效、到無框雙玻組件應(yīng)用1~2年后壓塊安裝處的高比例破損，歷史上的教訓(xùn)是非常慘痛的。
1
超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險
1.1
超大尺寸組件的載荷風(fēng)險
除了安裝、搬運上的風(fēng)險，超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險主要體現(xiàn)在組件的機械載荷性能上。由于光伏組件重量與成本的限制，組件的玻璃厚度是不可能增加的，即單玻使用3.2mm厚度玻璃，雙玻使用2mm+2mm厚度玻璃，而玻璃厚度保持不變時，滿足載荷要求的光伏組件尺寸就應(yīng)是有限制的。
如下左圖所示，隨著組件長度、寬度的增大，邊框的應(yīng)力持續(xù)增加，超大尺寸組件面臨極高的應(yīng)力風(fēng)險。另一方面，組件尺寸的加大將使其受到的風(fēng)、雪壓增大，邊框安裝點所受的剪切應(yīng)力相應(yīng)提高，邊框因風(fēng)載撕裂的風(fēng)險顯著提高。此外，組件抗動態(tài)機械載荷的能力將隨著尺寸變大而降低，加上超大尺寸組件所使用的超大玻璃目前尚未量產(chǎn)驗證，這方面的風(fēng)險也將更加不可控。
1.2
超大尺寸組件的自重變形
超大尺寸組件除了邊框應(yīng)力的增加，僅自身重量就會導(dǎo)致其變形量顯著增加，如下圖所示，組件面積3㎡時，自重變形可達11mm；右圖進一步可以看出，組件變寬對變形量的影響大于變長。因此在組件的使用及運輸、搬運過程中，如此大的變形勢必大大增加電池片隱裂的風(fēng)險，為電站的發(fā)電收益帶來隱患。
1.3
超大尺寸組件的海運風(fēng)險
此前有一些企業(yè)聲稱找到了超大尺寸組件的包裝方案，但并未將其公布。實際上挑戰(zhàn)現(xiàn)有包裝方式會顯著增大運輸破損風(fēng)險或項目現(xiàn)場的使用風(fēng)險。行業(yè)通用的側(cè)立包裝因40HC集裝箱門高的限制，組件寬度在1.1m出頭已達極限。寬度進一步增加則或者采用平鋪包裝，或者采用豎立包裝。平鋪的包裝必然會增加海運過程中的破損率，哪怕2%的破損率增加也是制造企業(yè)難以承受的，而如果隱裂沒有被投資商發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)品應(yīng)用在電站中，則會給電站的發(fā)電收益帶來隱患；豎立的包裝在項目現(xiàn)場增加了包裝傾倒的風(fēng)險，超大尺寸的大重量組件一旦壓到工人，非死即傷。
2
為什么說超大尺寸組件沒有帶來價值
2.1
人工搬運成本
大尺寸組件顯見的價值是可以降低人工搬運、安裝的成本，比如大型電站采用的組件由60版型改為72版型，完全不影響以塊計的搬運的效率，單W的安裝成本將有立竿見影的下降，在人工成本高昂的美國、歐洲等發(fā)達國家，這部分節(jié)省是比較明顯的。組件尺寸由2㎡提高到2.2㎡，人工成本節(jié)省的原理也同樣，再由2.2提高到2.6㎡，對于地形起伏不大的地區(qū)，搬運效率受到的影響并不大。但如果組件的尺寸與重量過大，則會導(dǎo)致工人的疲勞度提高，組件安裝到支架的過程的困難度也將顯著提高，疲勞積累后安裝的破損率就將大幅上升。
如下圖所示，組件寬度通常與人兩臂自然張開的距離相當(dāng)，過寬則抓握的穩(wěn)定性、人對組件的掌控性均會顯著下降，由1m提高到1.1m出頭已是極限；組件長度過長也會導(dǎo)致兩人搬運的平穩(wěn)性下降，尤其會增加地形有一定起伏時的搬運壓力。組件重量上，成年男子單人的搬運重量應(yīng)25kg，雙人搬運的重量并非簡單乘2，而需要乘以0.666的系數(shù)，即25×2×0.666=33.3kg，超出極限搬運效率必然急劇下降，聲稱近40kg組件按塊計安裝費節(jié)省成本就純粹是辦公室拍腦袋。
2.2
支架與基礎(chǔ)成本
大尺寸組件所帶來的BOS成本降低主要來自支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省，其占比可達80%。而支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省本質(zhì)上源于大支架設(shè)計帶來的節(jié)省，包括長支架節(jié)省樁基礎(chǔ)數(shù)量，以及寬支架攤薄支架與基礎(chǔ)的單W成本。
因此超大尺寸組件并不必然帶來支架與基礎(chǔ)的成本節(jié)?。簩τ谏降仉娬局Ъ艿拈L度本身不能過大，超大尺寸組件本身會不適用；對于平地電站，跟蹤支架的長度存在限制，固定支架的長度考慮到鋼材料的熱脹冷縮實際上也會限制在約120m，支架寬度考慮到支架與組件安裝的困難度同樣存在限制。
2.3
電纜&電氣設(shè)備的成本節(jié)省
電纜與電氣設(shè)備(匯流箱或組串式逆變器)上的節(jié)省源自高串功率，因此大尺寸組件通常保持電壓不變電流提高從而提高單串功率，以此節(jié)省電纜的長度以及匯流箱(或組串式逆變器)的數(shù)量。但哦那個和考慮到電纜上的能量損失所折算的成本，使用4m㎡電纜時綜合成本最優(yōu)的電流就在14~15A；匯流箱方面，由于鋁合金直流電纜選型及熔絲規(guī)格限制，超大電流的超大尺寸組件也不會帶來匯流箱數(shù)量上的節(jié)?。唤M串式逆變器在IGBT芯片不變的情況下15A也基本達到極限，超大電流也無法利用余量從而帶來設(shè)備數(shù)量節(jié)省，反而使得產(chǎn)品碎片化，生命周期管理維護的成本均將增加。實際上大電流帶來的節(jié)省完全可以通過在組件外實現(xiàn)，把兩路并聯(lián)為一路(無需搭配熔絲)采用6m㎡光伏電流就可以把光伏電纜的用量顯著降低，相比之下，組件大電流則面臨焊帶、匯流條及自身電纜上的發(fā)熱損失大幅提高，導(dǎo)致組件效率下降、成本提高乃至工作溫度上升，有悖光伏組件效率增加的發(fā)展方向。
3
總結(jié)
綜上所述，超大尺寸組件相對目前的大尺寸組件在系統(tǒng)成本上無法帶來價值，卻存在一系列的使用風(fēng)險，其中大部分風(fēng)險是超大尺寸所固有的難以改善。因此電站投資者應(yīng)避免被表面的600W、700W功率所迷惑，基于度電成本、風(fēng)險收益分析做出理性的選擇。
光伏行業(yè)的激烈競爭使得制造商開始在尺寸上做文章，通過把電池規(guī)格由邊長156.75mm增加到166mm(2019年)，組件尺寸小幅提升10%，60與72版型組件面積分別達到1.8㎡與2.2㎡，仍可滿足單人/兩人安裝。166組件的大獲成功又激勵制造商把大尺寸組件的面積提高到約2.6㎡(2020年)，除了72版型的182組件(采用邊長182mm電池)，也出現(xiàn)了55版型210組件(采用邊長210mm電池)，組件功率接近550W，雙面雙玻組件的重量也推高到了近33kg。
尺寸的持續(xù)增大使很多人只看到表象而忽視了大尺寸背后的各項限制條件，單純以為越大越好，開始喊出600W、700W甚至800W組件。實際上超高功率的背后是超大尺寸，而面積超過2.6㎡的超大尺寸組件并不會帶來更多價值，卻將因尺寸、電參數(shù)超出邊界值之后面對的大量風(fēng)險，不該是光伏組件的發(fā)展方向。
光伏組件作為要使用25年以上、可靠性為先的產(chǎn)品，這種不顧風(fēng)險先喊出來、做做試試的產(chǎn)品思路是應(yīng)該擯棄的，從3A背板戶外使用后的大量失效、到無框雙玻組件應(yīng)用1~2年后壓塊安裝處的高比例破損，歷史上的教訓(xùn)是非常慘痛的。
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超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險
1.1
超大尺寸組件的載荷風(fēng)險
除了安裝、搬運上的風(fēng)險，超大尺寸組件的應(yīng)用風(fēng)險主要體現(xiàn)在組件的機械載荷性能上。由于光伏組件重量與成本的限制，組件的玻璃厚度是不可能增加的，即單玻使用3.2mm厚度玻璃，雙玻使用2mm+2mm厚度玻璃，而玻璃厚度保持不變時，滿足載荷要求的光伏組件尺寸就應(yīng)是有限制的。
如下左圖所示，隨著組件長度、寬度的增大，邊框的應(yīng)力持續(xù)增加，超大尺寸組件面臨極高的應(yīng)力風(fēng)險。另一方面，組件尺寸的加大將使其受到的風(fēng)、雪壓增大，邊框安裝點所受的剪切應(yīng)力相應(yīng)提高，邊框因風(fēng)載撕裂的風(fēng)險顯著提高。此外，組件抗動態(tài)機械載荷的能力將隨著尺寸變大而降低，加上超大尺寸組件所使用的超大玻璃目前尚未量產(chǎn)驗證，這方面的風(fēng)險也將更加不可控。
1.2
超大尺寸組件的自重變形
超大尺寸組件除了邊框應(yīng)力的增加，僅自身重量就會導(dǎo)致其變形量顯著增加，如下圖所示，組件面積3㎡時，自重變形可達11mm；右圖進一步可以看出，組件變寬對變形量的影響大于變長。因此在組件的使用及運輸、搬運過程中，如此大的變形勢必大大增加電池片隱裂的風(fēng)險，為電站的發(fā)電收益帶來隱患。
1.3
超大尺寸組件的海運風(fēng)險
此前有一些企業(yè)聲稱找到了超大尺寸組件的包裝方案，但并未將其公布。實際上挑戰(zhàn)現(xiàn)有包裝方式會顯著增大運輸破損風(fēng)險或項目現(xiàn)場的使用風(fēng)險。行業(yè)通用的側(cè)立包裝因40HC集裝箱門高的限制，組件寬度在1.1m出頭已達極限。寬度進一步增加則或者采用平鋪包裝，或者采用豎立包裝。平鋪的包裝必然會增加海運過程中的破損率，哪怕2%的破損率增加也是制造企業(yè)難以承受的，而如果隱裂沒有被投資商發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)品應(yīng)用在電站中，則會給電站的發(fā)電收益帶來隱患；豎立的包裝在項目現(xiàn)場增加了包裝傾倒的風(fēng)險，超大尺寸的大重量組件一旦壓到工人，非死即傷。
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為什么說超大尺寸組件沒有帶來價值
2.1
人工搬運成本
大尺寸組件顯見的價值是可以降低人工搬運、安裝的成本，比如大型電站采用的組件由60版型改為72版型，完全不影響以塊計的搬運的效率，單W的安裝成本將有立竿見影的下降，在人工成本高昂的美國、歐洲等發(fā)達國家，這部分節(jié)省是比較明顯的。組件尺寸由2㎡提高到2.2㎡，人工成本節(jié)省的原理也同樣，再由2.2提高到2.6㎡，對于地形起伏不大的地區(qū)，搬運效率受到的影響并不大。但如果組件的尺寸與重量過大，則會導(dǎo)致工人的疲勞度提高，組件安裝到支架的過程的困難度也將顯著提高，疲勞積累后安裝的破損率就將大幅上升。
如下圖所示，組件寬度通常與人兩臂自然張開的距離相當(dāng)，過寬則抓握的穩(wěn)定性、人對組件的掌控性均會顯著下降，由1m提高到1.1m出頭已是極限；組件長度過長也會導(dǎo)致兩人搬運的平穩(wěn)性下降，尤其會增加地形有一定起伏時的搬運壓力。組件重量上，成年男子單人的搬運重量應(yīng)25kg，雙人搬運的重量并非簡單乘2，而需要乘以0.666的系數(shù)，即25×2×0.666=33.3kg，超出極限搬運效率必然急劇下降，聲稱近40kg組件按塊計安裝費節(jié)省成本就純粹是辦公室拍腦袋。
2.2
支架與基礎(chǔ)成本
大尺寸組件所帶來的BOS成本降低主要來自支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省，其占比可達80%。而支架與基礎(chǔ)成本的節(jié)省本質(zhì)上源于大支架設(shè)計帶來的節(jié)省，包括長支架節(jié)省樁基礎(chǔ)數(shù)量，以及寬支架攤薄支架與基礎(chǔ)的單W成本。
因此超大尺寸組件并不必然帶來支架與基礎(chǔ)的成本節(jié)?。簩τ谏降仉娬局Ъ艿拈L度本身不能過大，超大尺寸組件本身會不適用；對于平地電站，跟蹤支架的長度存在限制，固定支架的長度考慮到鋼材料的熱脹冷縮實際上也會限制在約120m，支架寬度考慮到支架與組件安裝的困難度同樣存在限制。
2.3
電纜&電氣設(shè)備的成本節(jié)省
電纜與電氣設(shè)備(匯流箱或組串式逆變器)上的節(jié)省源自高串功率，因此大尺寸組件通常保持電壓不變電流提高從而提高單串功率，以此節(jié)省電纜的長度以及匯流箱(或組串式逆變器)的數(shù)量。但哦那個和考慮到電纜上的能量損失所折算的成本，使用4m㎡電纜時綜合成本最優(yōu)的電流就在14~15A；匯流箱方面，由于鋁合金直流電纜選型及熔絲規(guī)格限制，超大電流的超大尺寸組件也不會帶來匯流箱數(shù)量上的節(jié)?。唤M串式逆變器在IGBT芯片不變的情況下15A也基本達到極限，超大電流也無法利用余量從而帶來設(shè)備數(shù)量節(jié)省，反而使得產(chǎn)品碎片化，生命周期管理維護的成本均將增加。實際上大電流帶來的節(jié)省完全可以通過在組件外實現(xiàn)，把兩路并聯(lián)為一路(無需搭配熔絲)采用6m㎡光伏電流就可以把光伏電纜的用量顯著降低，相比之下，組件大電流則面臨焊帶、匯流條及自身電纜上的發(fā)熱損失大幅提高，導(dǎo)致組件效率下降、成本提高乃至工作溫度上升，有悖光伏組件效率增加的發(fā)展方向。
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總結(jié)
綜上所述，超大尺寸組件相對目前的大尺寸組件在系統(tǒng)成本上無法帶來價值，卻存在一系列的使用風(fēng)險，其中大部分風(fēng)險是超大尺寸所固有的難以改善。因此電站投資者應(yīng)避免被表面的600W、700W功率所迷惑，基于度電成本、風(fēng)險收益分析做出理性的選擇。
