2020年是極其特殊的一個年份。
它既是二十一世紀的第二個十年之始,又讓我們再次切膚地感知到:一個安全、和平、健康的地球環境,是多麼珍貴與重要。
過去一段時間,包括能源一號在內的新媒體,記錄了眾多企業在這場意外的疫情中是如何與國內國際社會心手相連,如何保護家鄉、員工及需要幫助的人們。
現在,國內疫情基本穩定之時,能源一號也希望通過更多的筆觸,來記錄企業的日常之行。呼喚綠色,讓全球生態價值的陸地、水域、空氣更潔淨,最大程度地提升人類福祉,這是我們發起這輪菁英智造行(下稱「菁英行」)大型訪問的動力與初衷。
此輪採訪的目的是,通過一次次的真實對話與溝通,深切感知和挖掘這些創造新科技、新技術、新產品的傑出企業。從他們的視角出發,觀察近年來能源行業的起伏與變遷,詮釋與理解新智造的核心力量和生長密碼,並試圖用文字清晰呈現。
訪問的第一站,我們選擇了杜邦公司全球光伏業務部。這家兩百多年的世界500強企業,既承載著厚重的歷史,又在波雲詭譎的全球商業戰場裡輾轉向前。它繼續通過創新的光伏業務,在飛速發展的現代文明、熱血奔騰的新能源領域中揮斥而來。
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「最近一段時間內,透明背板受市場關注程度非常高。」杜邦光伏解決方案全球市場總監馬可直言,相對於正在大幅漲價的玻璃而言,透明背板的產量更充足且價格穩定,在性能表現上與玻璃對比各有特色。因此,透明背板的話題正在快速升溫。
以發電量為核心來測算光伏電站的收益中就能發現,透明背板具有一定的優勢。
據正泰新能源戶外實證應用對比中:透明網格背板雙面組件,比網格雙面雙玻組件的單瓦發電量平均高出0.6個百分點。
有關數據顯示,2019年的透明背板出貨量達2.5GW左右,今年預計全市場的透明背板出貨量更是將高達7GW,短時間內的劇增,讓透明背板這款產品的未來發展潛力不可小覷。
杜邦方面也對能源一號表示,在這高達7GW的出貨預估中,基於杜邦™Tedlar®PV3001薄膜的透明背板所佔份額或有6GW之多,是透明背板材料廠商中的佼佼者。
就在今年下半年,光伏行業迎來了爆發性的需求旺季,組件也在集中大規模擴產,一時間玻璃突然供不應求,六大組件廠家聯手懇請國家幫助解決玻璃供需的問題。
這一時刻,透明背板的優勢更為凸顯:一部分光伏企業的採購轉向該材料,從而保證產品最終的順利供貨。不但如此,這一背板材料的到來,也會對兼顧性價比及發電效率的地面電站投資方,帶來更多驚喜。
潛心研發,高質保證
在今年預計7GW的透明背板出貨中,將可能有6GW源自於杜邦™Tedlar®PV3001薄膜,足見這家企業在市場中的王者地位。
「杜邦™Tedlar®透明背板,將會持續帶給客戶更高的性價比,讓客戶更願意選擇,作為質保期高達25年~30年組件材料的一員。這與杜邦透明背板材料的傑出性能和客戶對杜邦產品的信賴有關。」馬可對此表示。
品牌名稱為「Tedlar®」的這一產品,是20世紀40年代發明的聚氟乙烯材料,於1961年投入商業應用。近60年來,它被廣泛應用於航空航天、建築外牆和屋頂、太陽能電池組件、戶外廣告及內飾表面保護等多個行業領域。
Tedlar® PV3001透明薄膜材料的核心特性之一是,它能幫助雙面組件散熱。能源一號獲得的一組數據顯示,中長紅外波段(波長>3um)在經過玻璃時,透過率明顯下降,不利於電池散熱。
相比之下,同波段的Tedlar® PV3001透明薄膜透過率就可觀,有利於電池片從組件背面紅外輻射散熱。之前有人擔心,大尺寸組件漸成氣候後,相關產品的運行過程中,一旦溫度升高就會對組件本身帶來不良影響。但由於透明背板具有良好的散熱性能,與大尺寸組件的匹配度更高。
晶矽光伏組件散熱示意圖*
Tedlar®透明薄膜紅外波段透過率
同時,Tedlar® PV3001透明薄膜的可見光透過率為93%,Tedlar®透明背板(已有9家合格產品,如中來TFB、樂凱和明冠TPC等)的透光率也在90%以上。雙玻組件背面一般採用非鍍膜壓花玻璃,透光率在90%-91%。因此在透光率方面,透明背板和雙玻產品的表現實則不相上下。
整體而言,Tedlar® PV3001透明薄膜材料能耐紫外、耐水解,並且能夠抵禦各種大氣成分的破壞,經過超過300kWh/m2紫外老化和3000小時溼熱老化測試表明,基於Tedlar®薄膜的的透明背板性能十分優異。
能有這麼多的性能優勢,在於杜邦對於技術的執著投入與靜心研究。
馬可強調:「杜邦擁有218年歷史,是一家歷來以創新研發為核心的科學企業。同時,我們在氟塑料領域中有著80多年的積累,9種典型氟塑料當中有7種都是杜邦發明的,這種積累形成了一個可持續的研發實力。杜邦科研人員對產品檢測標準有著更高的要求,我們全球有一個可靠性研究的團隊,運行了10年,檢測了3個GW以上的電站。因此,研究出一個可以在戶外延續使用25-30年的產品,是需要一個長期積累的。」
Tedlar®透明背板材料,在戶外已經有20年多年組件背板應用歷史。同時杜邦對Tedlar®透明背板材料做了各類長期可靠性實驗測試,大量實驗數據和反覆論證,加上應用Tedlar®透明背板雙面組件的光伏電站的數量也在逐步增加中,其穩定性表現優越。「我們公司針對背板的創新設計,基於35年以上戶外實績驗證的組件經典結構而來的,從推出到現在已實現大規模的量產。不少大型項目與企業也都與杜邦進行了相關產品的合作。我們關注客戶長期利益,使得平價上網更真實。」馬可說道。
杜邦實驗室對於Tedlar®透明背板材料做了大量不同類型的紫外老化實驗。另外相比其他透明背板材料來說,由於杜邦的產品商業化時間更早,實績驗證和使用數量及比例要高出一大截,因此在市場中具有更強的號召力和覆蓋面。別的透明背板產品可能從實驗室走到商業化的路程相對較短,產品穩定性尚待驗證。
對於不同技術路徑的雙玻組件產品來說,其結構設計和輔料在不斷變化:從玻璃不斷減薄再到加邊框、抗PID封裝,耐衝擊性和耐冷熱性能等,都在不斷調整。
供應鏈穩健,實證出彩
今年10月起,國內光伏玻璃短缺,引起了全行業尤其是組件廠商的高度恐慌。
2020年9月,尺寸為2.0mm的鍍膜玻璃報價是24元每平米,時隔2個月之後,價格達到了34元每平米。3.2mm的光伏鍍膜玻璃更是從今年8月的27元上漲至42元。
玻璃價格
玻璃售價的間歇性大漲,引發六大組件廠商聯手向國家有關部門發出懇求信,希望儘快緩解玻璃短缺的問題,足見這一產品對供應鏈造成的極大負面影響。從另一角度看,這給予了背板廠商更多的機遇,讓以往偏小眾的透明背板材料快速成為替代玻璃的組件材料最優選擇之一。
馬可對能源一號就表示,目前看來玻璃的供需緊張問題將會持續一段時間,並且它的價格容易出現較大波動,這對供應鏈的長期規劃會造成不確定性。在前不久一場210組件技術論壇上,晶科能源副總裁錢晶也被媒體問到,如何看待2021年的組件價格,當時她的回答也十分明確,「這就要看玻璃價格了。」錢晶也表示,令人匪夷所思的是,組件廠商的產出居然被玻璃所壓制住,這一點也是很多人始料未及的事情。
在過去長達十多年的光伏產業發展過程中,光伏玻璃的最初成本具有一定優勢,全行業將雙面組件發展的重任「託付」給了雙玻組件。但過於集中的產品路線,加之組件的快速擴產,迅速逆轉了光伏玻璃的供需關係,3季度至今,光伏玻璃已漲價超過70%。
相較之下,透明背板組件幾乎不受原材料產能的影響,價格也較平穩,能保證供應鏈的長期穩定。
另一方面,杜邦™Tedlar®透明背板作為一種高分子材料,前期經歷了產品爬坡階段,隨著產品的逐步成熟和不斷放量,其成本從最初上市至今已下降40%。如今,背板和玻璃的兩種技術路線對比看,成本已倒掛。
不同於光伏玻璃行業的「寡頭」優勢,光伏背板行業競爭充分,利潤空間更加透明。全球背板企業已形成十億平米的年生產能力,可支持200GW以上的需求,且擴產相對容易,能快速應對組件的大量需求。透明背板對企業無疑是更為穩妥的選擇。
經過多年來的市場淬鍊及客戶驗證,透明背板組件的優異性能被一個個實打實的大型光伏項目所驗證。
以下圖表顯示,在同樣的沙地中、離地高度1.2米的地帶,採用Tedlar®透明背板的雙面組件比雙面雙玻組件的背面發電量增益0.85%。
從一線組件廠商和開發商等反饋過來的數據,均論證了Tedlar®透明背板雙面組件發電量高於雙面雙玻組件。
黃河水電青海特高壓項目採用600多MW Tedlar®透明背板雙面組件,這是在其實證基地驗證了Tedlar®透明背板雙面組件可靠性之後,才進行了大規模的應用。
南方電網也在貴州一個大型山地光伏電站項目上,採用了Tedlar®透明背板雙面組件。該區域的地勢起伏不定,組件本身的重量也會導致運輸困難,透明背板雙面組件因為質量較輕而入選該項目的應用。
根據南方電網新能源事業部技術主管鄭海興對透明背板雙面組件應用數據的反饋顯示,Tedlar®透明背板雙面組件比雙玻組件高約0.33%。實踐出真知,Tedlar®透明背板也確實是通過市場應用的考驗。
不可忽視的是,儘管近期由於供應端出現問題引發了玻璃價格的暴漲,但長期來看,該類產品的價格會有一定回落,供應短缺問題也能有所緩解。在雙玻組件仍將佔據一定市場份額的情況下,杜邦的透明背板材料,在未來時間內也會憑藉更好的性價比、大量穩定的產出、較高的發電量、良好的散熱性能等綜合性表現,贏得更多市場,獲得大量客戶的青睞。
馬可也表示,雙玻組件是有先發優勢的,它與透明背板組件是兩種技術路線,彼此有競爭和補充的關係,各自都具備不同的屬性與特點。從性價比來說,隨著出貨量不斷提升,透明背板未來的降本空間也是比較大的。
就在今年,光伏產業鏈上下遊40家企業共同組建的600W+光伏開放創新生態聯盟正式宣告成立,產業鏈對組件、電站項目的內生性協同及彼此共呼吸的特性,也被提到從未有過的高度。光伏也從原有的較簡單技術化走向高技術、更分散化,更多新生態的方向上,在發電量和發電效率的多重考驗下,只有更穩定、更具價值、更耐熱耐冷的材料產品,才能在指數級複雜的地理氣候條件下「不言敗」。
光伏材料也不簡單的一樁生意,更要依靠技術水平、供應鏈、人才及資金等各個方面的匯合。作為性能已得到印證的透明背板雙面組件,是新能源上下遊一體化的堅實支持者和協同方,通過與其他材料的密切配合,也組件和電站之間更深層次的配合與加持,它能推動雙面組件一往無前,獲得更大的延展性和需求度。
漫漫數十年,不忘初心。杜邦深耕於光伏行業,200多位科學家和眾多的市場營銷人士,正日復一日地致力於創新太陽能解決方案。在與光追逐的時代中,這支澎湃力量正逐浪而行。