M6、M10、G12组件全方位对比，哪个更能节省BOS成本？
采用G12硅片(边距210mm)的半片组件可以实现近600W的组件功率，该产品的缺点在于高电流导致的内部损耗高、热斑及接线盒可靠性风险显著提高，而优势被认为是显著提高了单串组件的功率从而降低系统端的成本。然而通过对系统端支架、电缆、逆变器等的具体分析，将发现G12半片组件相对技术上更成熟的M10(边距182mm)组件其实难以在系统端带来价值，本文将为读者揭示背后的原因。
M6组件系统端的优势在于其长宽、电流等相对于M2及G1组件略有提升，系统端的设备与设计可兼容原有形式，M10组件的设计也是按照这种小幅提升的思路，带动逆变器及跟踪支架的小幅升级并向下兼容。G12则因为尺寸、电流的明显变化需要另外建立配套体系，在产品制造、产品管理上都要付出不少代价。以下将具体分析光伏系统各组成部分的情况。
图1：不同硅片的尺寸对比
支架与基础
对于固定支架系统，支架成本与总的支撑面积相关，总支撑面积在一定范围内增大有利于支架成本的降低。具体而言，对于同样尺寸的组件及相同的支架设计，支架上承载2串组件相比1串组件成本降低明显，但继续增加承载的组串数量，支架成本趋于平缓，这主要体现了支架长度的影响。支架宽度方面，加宽不仅降低支架成本，还可提高每个桩基础承载的功率从而降低了单W的基础成本(假设桩距都相同)，因此支架加宽带来的BOS节省大于加长，但考虑到安装的便利性，总宽度仅可有限地增加。
根据以上背景知识审视组件尺寸的变化，M6组件相比M2组件长与宽的变化均不到4.5%，可保持通常单体固定支架承载2串或4串组件的设计。支架的长、宽仅略有增加，因此M6组件可以在各种应用场景全面替代M2组件。
M10组件的长、宽相比M2组件则分别增加了约13%，考虑到在山地条件下单体支架的长度可能受限，该产品更适合应用于地形平坦的超大型地面电站。在平坦地形下，还可以考虑继续加长支架提高支架上承载的组串数量，进一步降低成本。
G12组件存在55片和60片电池两种设计，串功率相比M2组件均大幅提高了80%，如承载相同组串的组件，支架承载面积需要提高80%。理论上如果现场条件支持单体支架承载面积提高80%，那么M2组件为什么不能把支架加长一倍让承载的组串数量加倍呢？
上面这个问题的本质是G12组件在参数上的巨大变化势必影响BOS测算对比的初始边界条件，支架承载同样的组串数量已经不合适了。以双面组件横装为例，如下图所示：60片电池的G12组件(2172×1303mm)4排横装支架承载的宽度达5.27m，将给组件的安装带来困难，如果它可以做4排，M6乃至M10组件则完全可以装5排来降低支架、基础成本。
图2：不同组件多排横装时的总宽度对比
具体测算支架与基础成本：如果同样4排横装，G12组件相比M10组件确实可以节省4~5分/W，但如果M10组件5排横装又要比G12组件节省2~3分/W。在对比M6组件，5排M6组件与4排G12组件横装具有相同的宽度，G12组件的支架可减少一根檩条但檩条用钢的规格需要提高，支架成本上的节省并不高。
平单轴跟踪支架
平单轴支架的成本分电控和机械部分，分析不同尺寸组件的支架成本可主要看机械部分。不同于固定支架，跟踪支架的主轴长度相对固定，难以大范围调整。
图3：1P与2P跟踪支架示意图(图片来自NEXTraker与Soltec)
主流1P跟踪支架可承载3串组件(1500V系统)，如搭配M2组件按照每串28块组件支架长度约为83m；搭配M6组件支架长度增加到88m；对于M10组件，支架长度则增加为95m。60片电池的G12组件由于组件过宽，3串组件(33~34块/串)的支架长度达130m以上，3串55片电池的G12组件对应的支架长度也在120m以上，现有的1P支架结构设计难以支持3串，如只承载2串组件则在支架成本上完全没有优势。此外，假设将来1P支架升级到130m以上长度，可承载3串G12组件的话也就可以承载4串M6、M10组件。
类似的，2P跟踪支架通常可承载4串组件，M6组件对应的支架长度为60m；匹配M10组件支架长度须增加到65m；对于G12组件，相同的支架长度理论上可以承载3串组件，但在这种情况下其中一串组件分列2P支架主轴的两侧，会导致明显的串联失配，因此可以认为G12组件难以与2P跟踪支架匹配。
组串式逆变器
近年来随着双面组件及M6规格的出现，用于大型地面电站的逆变器单串电流由11A提高到了13A，M10规格的出现后，逆变器电流将提高到15A。逆变器电流从11A到15A都可以在不改变IGBT等关键元器件的前提下实现，因此这种升级可以是产品线整体的升级。
如果要适配G12组件，就需要单串电流20A以上的逆变器。定制更高规格的IGBT芯片意味着另外建立一套产品体系，未来在产品管理、元器件采购、逆变器几十年的生命周期维护上均需要付出额外的成本。因此主流逆变器厂家在新体系开发上均处于观望状态，如果G12组件只是几GW级的小众市场，通过IGBT芯片并联做临时性的匹配方案足矣。
电缆成本
组件电流的提高带来串功率的提高，因此光伏电缆的用量随着串功率的增加而减少，减少的趋势逐渐减缓；电流的提高同时也带来发电量的损失(即线损增加)，线损本身与电流平方成正比，又考虑到电缆的用量减少，线损增加带来的成本与电流大致成线性关系。如下图所示，使用4mm2电缆，综合成本最优的点在13~15A。对于G12双面组件，考虑背面发电增益其工作电流在中午往往会超过20A，已不适合使用4mm2电缆而须采用6mm2的电缆，考虑了线损的光伏电缆综合成本可以与M10组件相当。
图4：使用4mm2光伏电缆时，电缆及线损成本与组件电流的关系
人工搬运、安装
大型电站的光伏组件原则上需要两人搬运，大组件在重量上均不超过40kg在平地上带来的影响并不大，主要需要评估组件面积与宽度对人工搬运、安装的影响。72片电池的M2组件面积约2m2，宽度不到1m；M6组件面积增加到2.17m2，宽度1.04m，因尺寸变化很小，M6组件从人工的角度可以在各种场景下替代M2组，如山地、水面、农业光伏。M10组件面积2.56m2，宽度1.13m，面积相比M2组件增大30%，适合应用于平坦地形，以块计的工作效率、安装破损率仍是有保障的。60片电池的G12组件面积达到2.83m2，1.3m的宽度更远超人双手自然展开的距离，很可能给人工搬运、安装带来困难，过犹不及。
图4：光伏组件人工搬运示意图
总结
本文具体分析了影响光伏电站BOS成本的各项因素，发现G12规格无法在系统端带来明显的价值，原因在于M6、M10规格的推出均考虑了与原有系统体系的兼容性，利用了原设计体系的余量，否定了一切的G12则需要新的体系相匹配。再考虑到G12规格无法在制造端带来节省，还带来了组件载荷、热斑、接线盒等可靠性方面的问题，它并不是一条值得选择的技术路线。
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作者:List，来源：摩尔光伏
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