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光伏进入“黄金时代”这种产品为何仍是最优选?

作者:永乐国际登录网站

  近日,鑫铂股份(003038)在互动平台表示,随着全球新增光伏装机量的增长,对铝边框的用量也是呈逐年增长的趋势。

  随着下游光伏新增装机快速放量,预计2025年光伏铝边框总需求为262万吨,行业空间可达603亿,对应5年的CAGR为22%。

  实际上,在中国光伏行业发展之初,铝合金依靠重量轻、耐腐蚀性强、成型容易等特点成为主要组件边框材料。但近年来,随着光伏组件应用场景越来越广,组件需面临的极端环境越来越多,对组件边框技术和材料的优化和变革也势在必行,衍生出了无框双玻组件、钢结构边框、橡胶边框、复合材料边框等多种边框替代方案。经过长期的实践应用,结果发现,铝合金由于本身特点,在众多材料发展中作为结构材料脱颖而出,显示出铝合金的绝对优势,这是光伏行业发展需求的选择,也是经历过大量实践的最优结构材料方案,铝合金边框依然是光伏组件的最佳搭档。

  铝合金边框一直是光伏组件必不可少的辅材之一,主要是由于铝合金材料本身的优势,主要有:

  铝的密度约为2.7g/cm3,在金属结构料中仅高于镁的第二轻金属,只有铁或者铜的1/3;

  纯铝强度不高,但通过合金化和热处理容易使之强化,制造高强度铝合金,强度可以和合金钢媲美,所以,弹性率、刚性、金属疲劳值高,不易变形,可以很好的保护太阳能电池板;

  铝的导电性和导热性仅次于银、金、铜。如按照等质量金属导电能力计算,铝几乎是铜的一倍。所以有利于组件安装接地;

  铝及其合金延展性好,可通过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制成各种型、板、箔、管和丝材;

  铝可通过阳极氧化着色处理,处理后硬度高,耐磨耐腐蚀及电绝缘性好,通过化学预处理还可以进行电镀、电泳、喷涂等进一步提高铝的装饰性和保护性;

  铝和氧具有有极高的亲和力,自然条件下铝表面会生成保护性氧化物,具有比钢铁强的耐腐蚀性。因为这一优点,铝合金型材被广泛应用到建筑、工业各大领域;

  铝合金的寿命一般在30-50年以上。而电池板的寿命在25-30年,所以完全可以达到使用要求;

  铝的熔融温度低,为660°С左右,废料容易再生,回收率极高,回收能耗只是原生铝的3%。

  由于无框双玻组件采用双层玻璃,提高组件的机械性能,同时搭配无框双玻压块,理论上可将铝合金边框省去。但实验室测试结果与电站实际运行始终存在差异,无框双玻组件安装几年内,收到大量客户投诉,主要原因是无框双玻组件出现弯曲变形,造成电池片隐裂和玻璃爆裂。

  由于钢材相较铝合金型材具有强度高、价格便宜等优势,因此光伏厂家曾尝试引入钢结构边框取代铝合金边框实现降本。

  (1)钢结构边框美观性差:目前市场上出现一些合金钢结构边框产品,但是由于工艺限制,导致其外观与现有铝合金边框有较大差异,客户很难接受从美观性优异的铝合金边框切换到外观较差的钢结构边框;

  (2)密度大,重量重:由于钢结构边框密度大,导致同截面厚度的常规72版型边框,钢结构边框重量要增加一倍以上。在光伏组件大尺寸的发展背景下,组件重量已对组件安装使用造成很大影响,成为限制大尺寸组件进一步发展的瓶颈之一,因此钢结构组件不满足光伏组件的未来发展趋势。

  (3)耐腐蚀性较差:铝合金边框经过多年的实验及电站端验证其具有优异的耐腐蚀性。但钢结构边框由于材料特性原因易被氧化、生锈,影响美观及产品寿命;

  (4)回收价值较低:钢结构边框户外运行20-30年后,极易生锈,回收难度大,回收比例低,不具有经济环保性;

  (5)钢边框加工性差:钢边框加工工艺主要为折弯工艺,易导致钢边框产品精度低、边框形状受限,加工难度大。

  在众多准备替代铝合金边框的产品中,一种铝合金搭配橡胶的橡胶卡扣边框方案应运而生,虽然目前该产品并未正式亮相,但是通过介绍可了解到该边框方案采用类似无框双玻压块结构设计,且其主要应用于无框双玻组件。

  (1)橡胶塑料材质的边框很容易被风化:一般达不到太阳能电池板的使用寿命(25年)。

  (2)环境友好性差,橡胶产品全生命周期对环境有很大的污染,不符合我国绿色可持续发展道路。

  复合材料边框在众多边框材料中属于历史较为悠久的一种,早在2012年便有厂家开发相关产品,但由于其高分子材料特性限制,一直未被主流组件厂家接纳,其应用场景受限,仍有很长一段路需要走。

  目前市场出现的各种光伏边框方案的根本原因是光伏组件的降本需求,由于当前铝价大幅增长,造成组件边框成本增加。但另一方面,从材料循环再生利用角度来看,相比其他材料,铝合金边框具有极高的再利用价值,且循环再利用工艺简单,符合绿色循环发展理念。

  据有关数据计算,光伏组件边框使用25年后,边框可进行全部回收。182 72版型单块组件虽然单套边框价格达到每套100元,但以现在铝价估算,单套铝边框的回收价值高达70元。同时,由于国家电解铝产能“天花板“限制及能耗双控等要求,以及国内外经济环境变化,预计至25年后,铝价上涨是大概率事件。暂以铝价翻倍计算,届时铝边框回收价值将达到每套140元,远高于现在购买边框的投入。210组件铝合金边框情况与此类似。铝合金边框保值升值价值凸显,这是钢结构边框、橡胶边框等其他材料所不具备的。

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