阜寧集成1.2 GW高效光伏組件擴產項目的技術及成本優勢分析

王春成，王 磊，李宗佰，吳孫陽

(阜寧協鑫集成科技有限公司，阜寧 224400)

0 引言

“降低光伏財政補貼，下調光伏發電上網電價，嚴格控制需要補貼的光伏電站建設規模，鼓勵平價光伏發電項目的發展”被認為是光伏“531”新政出臺發出的最強烈信號——光伏發電平價上網時代已經到來[1]。政府通過實施“領跑者”項目不斷催生出一代又一代的高效光伏組件，以多主柵(Multi-Busbar，MBB)光伏組件、半片光伏組件和疊瓦光伏組件為代表的高效光伏組件迅速迎來了發展曙光。隨著太陽電池光電轉換效率及其尺寸的提升，以及MBB技術、半片技術和疊瓦技術的開發，高效光伏組件的單位面積光電轉換效率提升顯著，這不僅降低了光伏組件生產的非硅單位成本，還降低了光伏電站的單位用地成本，使高效光伏組件成為光伏市場上追逐的“寵兒”。

阜寧協鑫集成科技有限公司(下文簡稱“阜寧集成”)根據協鑫(集團)控股有限公司(下文簡稱“協鑫集團”)對于光伏組件生產基地的定位及進行的市場調研，制定了1.2 GW高效光伏組件擴產項目(下文簡稱“擴產項目”)。本文以該擴產項目為例，從車間規劃設計、產品規劃設計和設備規劃設計3個方面對該擴產項目的建設方案設計進行了闡述，并介紹了MBB光伏組件和半片光伏組件的技術優勢；然后針對擴產項目形成的縱向一體化效應、橫向規模經濟效應和財務協同效應進行了論述；最后肯定了該擴產項目實施的必要性與先進性。

1 擴產項目的建設方案設計

據國際能源署(IEA)預測，到2030年，全球光伏發電累計裝機容量有望達到1721 GW，到2050年將進一步增加至4670 GW，光伏行業的發展潛力巨大[2]。在新興光伏市場規模不斷增長的前提下，市場對于高效光伏組件的需求不斷增加，導致針對落后產能的需求嚴重不足，即常規光伏組件的產能過剩已成為不可忽視的現狀。同時，考慮到歐洲及澳洲市場對雙玻光伏組件的青睞，以及美國對雙面雙玻光伏組件取消了“雙反”政策，對常規光伏組件生產線設備進行技改，并使之兼容雙玻光伏組件及雙面雙玻光伏組件的生產已成為趨勢，這意味著常規光伏組件生產線將迎來“重生”。

基于上述原因，阜寧集成決定開展1.2 GW高效光伏組件擴產項目，以滿足市場需求。下文從車間規劃設計、產品規劃設計、設備規劃設計3個方面對擴產項目的建設設計方案進行詳細介紹。

1.1 車間規劃設計

阜寧集成坐落于江蘇省鹽城市阜寧縣開發區香港路，臨靠阜寧港，位于阜寧新能源科技產業園內，目前擁有3座生產車間(包括1.2 GW擴產項目所在車間)，原輔材物料倉庫1座，成品倉庫2座(含代建倉庫1座)，動力車間1座。

C1#生產車間原本是阜寧協鑫光伏科技有限公司(下文簡稱“阜寧光伏”)的預留生產車間，整個車間的尺寸約為78 m×168 m，占地面積約為13104 m2，現作為高效光伏組件的生產車間使用。C1#生產車間位于阜寧光伏現有生產車間的北側，在其現有占地面積基礎上扣除兩側的輔房占地面積后，車間內可利用面積的寬度為66 m；從現有流水線設計角度來看，單線流水線的寬度在18～25 m之間，同時考慮通道等至少需要預留6 m的寬度，因此C1#生產車間設計為3條流水線。

C1#生產車間的整體走向為自東向西，因此流水線設計可以有2種設計方案。第1種設計方案為流水線的運作方向是自東向西，即光伏組件的原輔材物料從東側進入生產車間，成品光伏組件從西側出生產車間，然后進入成品倉庫。該設計方案的優勢是成品光伏組件靠近成品倉庫，因此成品光伏組件的搬運距離最短。第2種設計方案為流水線的運作方向是自西向東，即光伏組件的原輔材物料從西側進入生產車間，成品光伏組件從東側繞過連廊，然后進入成品倉庫。該設計方案的優勢是原輔材物料靠近西側BC2#原輔材物料倉庫，因此原輔材物料的搬運距離最短。

考慮到原輔材物料的搬運量、搬運頻次、搬運重量等因素，經過討論后，最終選定第1種設計方案作為C1#生產車間流水線的設計方案，即自東向西布設流水線，而為了降低原輔材物料的搬運距離，采用在車間兩側的輔房設置“原輔材物料暫存區”的方案。由于原輔材物料需要在生產車間內進行二次包裝拆除及分線送料步驟，且光伏組件分檔后需要進行成品包裝作業，這些工序需要占用2個跨距的區域即24 m(每跨距標準為12 m)；同時，由于需要預留兩端通道以便于原輔材物料的運輸，因此，整條流水線的最終設計長度為135 m。

1.2 產品規劃設計

阜寧集成目前擁有600 MW的常規5BB光伏組件生產車間(根據協鑫集團對于生產車間的整體命名，此車間稱為“五車間”，所在位置標號為B2#)及600 MW的5BB半片光伏組件生產車間(根據協鑫集團對于生產車間的整體命名，此車間稱為“六車間”，所在位置標號為A2#)。

B2#生產車間以常規5BB光伏組件的生產為基礎，兼容雙玻光伏組件、雙玻封邊光伏組件、雙面雙玻光伏組件及貼膜光伏組件的生產。A2#生產車間以5BB半片光伏組件的生產為基礎，兼容雙玻半片光伏組件、雙面雙玻半片光伏組件及貼膜半片光伏組件的生產。B2#、A2#生產車間構成了5BB全系列常規光伏組件、半片光伏組件、雙玻光伏組件、雙面雙玻光伏組件及貼膜光伏組件全覆蓋，但是在MBB系列光伏組件的生產方面尚屬空白，且因空間不足及流水線使用年限不足等因素，無法進行MBB生產線技術改造。

此次擴產項目在考慮市場前景及技術發展趨勢的前提下，以9BB半片光伏組件作為基礎產品，太陽電池尺寸兼容156 mm×156 mm至166 mm×166 mm；太陽電池主柵線以9BB為基礎，兼容5BB～12BB；生產的光伏組件類型覆蓋常規光伏組件、半片光伏組件、雙玻光伏組件、雙玻半片光伏組件、雙面雙玻(兼容帶框)光伏組件、雙面雙玻半片(兼容帶框)光伏組件、雙面(透明背板，兼容網格片材背板)半片光伏組件。由此，阜寧集成形成了主柵線覆蓋5BB～12BB、太陽電池尺寸覆蓋156 mm×156 mm至166 mm×166 mm，常規光伏組件、雙玻光伏組件、雙面雙玻光伏組件、貼膜光伏組件產品全覆蓋的生產能力。

1.3 設備規劃設計

基于車間規劃設計及產品規劃設計，擴產項目的設備規劃設計分為10個關鍵工序，分別為拆包上線、串焊機、疊層前糾偏、疊層、電致發光(electroluminescence，EL)測試、層壓、裝框、固化房、流水線和包裝。下文將針對這10道工序進行逐一分析。

1)拆包上線工序。為確保生產1.2 GW高效光伏組件的年生產能力，通過在生產車間兩側輔房預留2個原輔材物料暫存區，解決了玻璃上料前端針對玻璃運輸的需求，而對于層壓后使用的接線盒、膠類、邊框，在C1#生產車間內南側輔房進行單獨放置，便于后道取料；同時設置了放置乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚氟乙烯復合膜(TPT)的恒溫恒濕區域；對于較為貴重且質量相對較輕的太陽電池、焊帶和匯流條，需要進行單獨隔離存儲，并全程監控。

2)串焊機工序。擴產項目生產的光伏組件的基礎版型為9BB半片光伏組件，因此需要對整片太陽電池進行劃片作業。考慮到相關工作人員的工作效率與離線劃片檢測的困難程度后，擴產項目采用在線劃片串焊一體機，以保證太陽電池劃片后可以實現在線全部檢查，降低制程損失；同時，在在線劃片串焊一體機程序中引入自動串檢和單串EL測試，以降低電池疊層的返修率，提升制程效率。

3)疊層前糾偏工序。疊層前糾偏是指對太陽電池串進行精準排版。為保證疊層焊接機的排版精度，采用六軸排版機械手，在疊層焊接機處使用糾偏技術，以保證太陽電池串的排版準確性；同時，在排版焊接后使用全自動貼膠帶機，實現全自動粘貼膠帶，避免人工粘貼可能會造成的光伏組件隱裂。

4)疊層工序。疊層工序包括2個步驟，第1步是疊層焊接，采用目前市場成熟度較高的DH150系列疊層焊接機，實現了中間焊接匯流條與兩端焊接匯流條的自動化；另1步是2層鋪設，采用最新的高精度自動鋪設技術，自動輔設機可實現光伏組件穿孔式自動定位與2層自動鋪設，效率高且鋪設效果較好。

5) EL測試工序。EL測試區域分為2個部分，一部分是合格半成品測試，測試完成后直接進入層壓機進行層壓作業；另一部分是不合格半成品返修后的二次測試，為避免二次測試造成原測試線的瞬時瓶頸，在返修線安裝第2套EL測試裝置，返修后的半成品直接在第2套EL測試裝置上進行測試作業。

6)層壓工序。層壓工序節拍以單班1500件/產線進行評估，同時充分考慮后期生產雙面雙玻光伏組件時因工藝參數延遲導致的產能損失，通過對車間內流水線的橫向間距預測及流水線產能反復評估后，決定采用雙層雙腔層壓機，以保證在有效占地面積內實現層壓產能最大化。

7)裝框工序。為保證產品兼容性，裝框處需同時滿足大尺寸、半片及封邊雙玻光伏組件的需求，同時滿足節拍不高于23 s/件的要求。

8)固化房工序。由于固化房的恒溫恒濕冷卻要求不低于4 h，經過測算，確定至少需要23托光伏組件(1托光伏組件的標準數量為26塊)為評估固化房需要的面積，同時考慮到生產線后期可能會生產雙玻光伏組件，因此固化房設計時要求具備雙玻工裝回流技術。

9)流水線工序。整條流水線設計要求應滿足不高于23 s/件的節拍，以確保單班1500件/產線的產能。

10)包裝工序。包裝工序的重點在于分檔作業處，此次分檔作業要求實現常規光伏組件與雙玻光伏組件直插式放置，以減少后道包裝中內包作業的工作量。為滿足不良光伏組件的放置需求，設置常規的2個功率檔位、3個電流檔位，合計6個需求檔位；同時，預留1個掉檔光伏組件檔位、1個不良光伏組件檔位，因此合計共8個檔位區域。

2 擴產項目的技術優勢分析

2.1 MBB技術優勢

MBB光伏組件通常指太陽電池采用更多更細的主柵[3]，且太陽電池之間使用更多更細的焊帶進行互聯。MBB光伏組件技術的發展過程為3BB→4BB→5BB→MBB。

在設備方面，目前多主柵串焊機已實現了國產化，國內設備企業如寧夏小牛自動化設備有限公司、無錫奧特維科技股份有限公司、無錫先導智能裝備股份有限公司等，生產的設備都可以實現MBB焊接，預計2020年下半年整個多主柵串焊機設備將迎來較大規模的產能擴充。

MBB技術的特點主要體現在以下2個方面：

1)MBB技術既可以大幅降低太陽電池生產過程中的銀漿耗量，又能夠提高光伏組件的輸出功率，同時實現了降本增效，并且提升了光伏組件的抗隱裂可靠性。

2)隨著近2年生產工藝及技術設備的不斷發展，MBB光伏組件逐步從實驗室生產進入了批量生產。從焊接工藝來看，國內多主柵串焊機采用技術成熟的傳統焊接法，制程良率等指標接近常規光伏組件的生產水平。

2.2 半片技術優勢

半片技術就是將太陽電池進行1/2切割后對其進行封裝的光伏組件封裝技術。半片技術使光伏組件內部太陽電池從串聯設計變為并聯設計，本質上是降低了光伏組件的內阻。該技術既可以用來封裝多晶硅光伏組件，也可以用來封裝單晶硅光伏組件[4]。

半片技術的優點主要在體現在以下3個方面：

1)提升了光伏組件的封裝效率：半片光伏組件的封裝損失較低，一般在0.2%～0.5%，而常規光伏組件的封裝損失一般大于1.5%。

2)降低了光伏組件的溫升幅度：半片光伏組件的工作溫度比常規光伏組件的低2～4 ℃，因此可以減少熱斑現象和隱裂情況。實驗數據表明，由于光伏組件溫升幅度降低得到的發電量增量可達1%以上。

3)減少了光伏組件的遮擋損失。半片技術結合多主柵技術應用，通過使用多主柵焊帶，降低焊帶寬度，從而實現降低太陽電池表面的焊帶遮擋。

2.3 擴產項目的技術優勢

通過結合MBB技術和半片技術，制備出了MBB半片光伏組件。MBB半片光伏組件采用9BB結合半片技術，使電流匯集路徑更短、電阻損耗更低；再結合三角焊帶的使用，MBB半片光伏組件比常規5BB光伏組件的整體功率增益約為4.3%。以光電轉換效率為21.5%的PERC單晶硅太陽電池為例，常規5BB光伏組件的銘牌功率為370 W，采用MBB半片技術后，5BB半片光伏組件的銘牌功率可達到385～390 W，則整體功率增益在15～20 W之間。

在阜寧集成常規5BB技術、5BB半片技術、雙玻技術的積累下，高效光伏組件擴產項目使公司原本的量產能力得到了增強。

3 擴產項目的成本優勢分析

3.1 園區產業協同形成縱向一體化效應

阜寧協鑫新能源產業園目前擁有阜寧光伏、阜寧蘇民科技有限公司(下文簡稱“阜寧蘇民”)和阜寧集成3家公司。阜寧光伏生產硅片，然后運輸到阜寧蘇民；阜寧蘇民通過制絨等方式將硅片生產成太陽電池，然后運輸到阜寧集成；阜寧集成將太陽電池組裝形成光伏組件，再加上阜寧地區的安裝終端，最終形成了縱向一體化效應[5]，實現了生產中間過程成本的降低。

園區產業協同形成縱向一體化效應后的優勢主要體現在以下3個方面：

1)減少了硅片、太陽電池和光伏組件在流轉過程中的中間環節，僅硅片和太陽電池兩端的運輸成本及檢測成本，按照1.0 GW/年計算，預計即可節省2000萬元。

2)可以加強硅片、太陽電池和光伏組件環節的生產計劃配合，提升協作化生產效率。

3)園區新能源產業規模的擴大可以極大節約營銷費用，由于縱向協作化經營，不但可以使營銷手段更為有效，還可以大幅降低單位產品的銷售費用。

3.2 光伏組件擴產形成橫向規模經濟效應

通過A2#600 MW 5BB半片光伏組件生產車間、B2#600 MW常規5BB光伏組件生產車間和C1#1.2 GW高效光伏組件生產車間形成了阜寧集成2.4 GW光伏組件重要生產基地，有效形成了光伏組件橫向規模經濟效應[6]，實現了光伏組件生產成本的降低。

光伏組件擴產形成橫向規模經濟效應后的優勢主要體現在以下4個方面：

1)隨著整體生產規模的擴大，光伏組件的單位生產成本和經營費用均可相對降低，從而形成成本優勢。

2)隨著整體生產規模的擴大，原輔材物料采購需求量增加，增強了阜寧集成在資金、產品競爭力等主要市場要素方面的地位，公司物資采購的議價權利增加，從而在采購方面更具有規模經濟效應。

3)光伏組件形成橫向規模經濟效應后，可采購更大型且效率更高的共用設備，降低了共用設備的使用成本，體現了共用設備的規模效應。

4)整體生產規模的擴大，使生產線的產品類型覆蓋面更廣，接單能力更強，具備更好的銷售優勢。

與此同時，隨著光伏組件生產規模的擴大，還可形成“樂隊花車效應”[7]，即協鑫品牌的產品在市場上處于有利地位，客戶進行光伏組件產品選擇時，會更容易選擇具有較高知名度的協鑫品牌的產品，從而使阜寧集成在市場上的經營變得越來越容易，從而可取得包括成本在內的集群優勢。

3.3 光伏組件擴產形成財務協同效應

通過光伏組件擴產項目使阜寧集成的產品覆蓋面變廣，其可以把原本用于生產低收益產品的資金用到高收益產品上，從而可提升阜寧集成的資金效益。

光伏組件擴產形成財務協同效應后的優勢主要體現在以下3個方面：

1)不同產品及訂單生產過程中的資金回收能力增強，產品資金需求周期分布更為廣泛，從而可使企業內部現金流入更為充足，資金的使用在時間分布上更為合理。

2)由于光伏組件擴產項目使阜寧集成擁有了光伏組件所有類型全覆蓋的生產能力，因此在針對產品訂單選擇生產過程時，會根據產品訂單效益選擇更有效率的方案，提升自有資金的使用效率和使用效益，同時通過組合式產品訂單生產方式，能夠有效降低生產風險。

3)通過實施擴產項目，體現出阜寧集成的效益優勢，提高了融資償還能力，且公司信用等級得到整體性提高，使公司在資本市場上能夠獲得更多的融資機會。

4 結論

本文針對阜寧集成實施的1.2 GW高效光伏組件擴產項目，從建設方案設計、技術優勢、成本優勢等方面對擴產項目進行了分析。擴產項目的實施使阜寧集成實現了光伏組件產品類型的全覆蓋，這對于阜寧集成銷售部門接訂單將大有益處；在生產高效光伏組件時，通過園區產業協同形成的縱向一體化效應和光伏組件擴產形成的橫向規模經濟效應，可大幅降低物流運輸成本、人員復測成本等，使光伏組件的生產成本不斷下降，同時還可以提升阜寧集成的產品知名度。

通過產業集群和擴產項目的實施，可將相對成熟的技術體系、品控措施等直接運用到新車間的流水線上，降低新產品導入造成的制程損失。從可期的一段時間來看，MBB半片光伏組件將成為光伏市場的主流產品，該擴產項目將至少可保證3年的技術領先優勢，保持5年技術不落后。因此，擴產項目的實施具有必要性與先進性，其帶來的產品優勢可不斷促進阜寧集成奮發進取。