【內(nèi)容提要】

本篇報告就垂直組件進(jìn)行八問八答，主要結(jié)論如下：

（1）垂直組件是光伏電價市場化的產(chǎn)物，2025年6月開始我國進(jìn)入光伏電價市場化時代，由此將催生垂直組件市場的快速發(fā)展。

（2）經(jīng)PVSystem仿真模擬，各地垂直組件發(fā)電量比最佳傾角項目低約10-25%不等。

（3）以山東青島項目的模擬計算，基于2023-2024年山東電力現(xiàn)貨日前交易的實際成交數(shù)據(jù)，2023年“20米間隔垂直組件項目”發(fā)電收入低于最佳傾角項目，但2024年“20米間隔垂直組件項目”發(fā)電收入高于最佳傾角項目。因此，垂直組件經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)開始顯現(xiàn)。

（4）垂直組件對高雙面率的技術(shù)友好，鑒于HJT垂直組件產(chǎn)品的雙面率達(dá)到95%，相比雙面率只有70-80%的PERC、TOPCon、TBC技術(shù)，HJT垂直組件的發(fā)電量高10%左右。HJT是唯一適合垂直組件應(yīng)用場景的電池技術(shù)。

（5）經(jīng)模擬計算，垂直組件的市場容量約20-30%左右，未來幾年國內(nèi)至少可以看到222-380GW的垂直組件需求。

（6）土地面積是影響垂直組件發(fā)電量高低的重要因素，在土地不稀缺的“沙戈荒”項目及組件間隔可用于大面積種植的“農(nóng)光互補(bǔ)”項目上，垂直組件市場的發(fā)展不受制約。

（7）垂直組件不僅有廣大的經(jīng)濟(jì)敏感型應(yīng)用場景，還能低成本的替代各類墻體、玻璃、金屬隔檔物，并為我國土地稀缺的東部地區(qū)大規(guī)模實施光伏項目提供了可能性。

【報告正文】

一、什么是垂直組件？

所謂“垂直組件”，就是把組件豎過來東西朝向安裝，沒什么特別。

圖 1  垂直組件的應(yīng)用場景

二、為什么要做垂直組件項目？

在光伏市場化電價時代，電力市場凈負(fù)荷曲線、電力現(xiàn)貨實時電價因光伏滲透率的提升而呈現(xiàn)越來越陡峭的“鴨子曲線”，午間電價持續(xù)降低甚至呈現(xiàn)負(fù)電價。

圖 2  美國加州電力市場每年3-5月的凈負(fù)荷曲線（2015-2023）

圖 3  2025年3月第一周我國各地電力現(xiàn)貨市場均價

垂直組件通過改變安裝角度，在日內(nèi)時間坐標(biāo)軸上改變光伏電站的發(fā)電功率曲線形態(tài)，使得光伏電站能在相對高電價的上午與下午多發(fā)電，在相對低電價的中午少發(fā)電，從而提升電站收益率。

三、垂直組件的發(fā)電量相比最佳傾角項目有多少損失？

SOLARZOOM新能源智庫采用PVSystem軟件對于全國前九光伏大省份代表性地點的最佳傾角項目、垂直項目進(jìn)行發(fā)電量模擬。兩者相比，若采用高雙面率HJT組件，垂直組件發(fā)電量相比最佳傾角項目的損失約為10-25%不等。

通過軟件模擬，不難發(fā)現(xiàn)：垂直組件發(fā)電量損失的大小對“組件間距”這一變量較為敏感。組件間距越大，早晚時段的遮擋越少，發(fā)電量損失越?。唤M件間距越小，早晚時段的遮擋越大，發(fā)電量損失越大。

圖 4  基于PVSystem軟件的仿真模擬計算出的垂直組件項目發(fā)電量損失

圖 5  最佳傾角項目（左圖）及垂直組件項目（右圖）的不同排布方式

四、垂直組件的收益率比最佳傾角項目高么？

1.山東青島項目的模擬測算

目前，國內(nèi)現(xiàn)貨市場較為發(fā)達(dá)且光伏滲透率較高的地區(qū)中，我們選擇山東作為樣本，模擬計算垂直組件與最佳傾角項目的發(fā)電收入。

其中，發(fā)電量數(shù)據(jù)由PVSystem軟件模擬，采用Meteonorm8.1版1990年每一天的實際數(shù)據(jù)；市場電價數(shù)據(jù)采用2023-2024年山東電力市場的日前現(xiàn)貨價格。

具體計算方法為：（1）對比計算每1kW三種光伏項目（最佳傾角6米間隔、垂直6米間隔、垂直20米間隔）每月的發(fā)電量，（2）計算每月電力現(xiàn)貨日前交易的平均時點價格，（3）將兩個數(shù)據(jù)相乘并匯總得到每1kW光伏項目的全年收入。

圖 6  基于2023年電價模擬的垂直組件發(fā)電收入仍低于最佳傾角項目（山東青島）

圖 7  基于2024年電價模擬的垂直組件發(fā)電收入（20米間隔）高于最佳傾角項目（山東青島）

注：電價數(shù)據(jù)來源為中網(wǎng)聯(lián)合（北京）能源服務(wù)有限公司

由上述測算，可以得到以下結(jié)論：

若只考慮電力現(xiàn)貨價格，2023年每1kW三種光伏項目的收入排序為：最佳傾角6米間隔（340.4元）>垂直20米間隔（336.5元）>垂直6米間隔（277.7元）；2024年每1kW三種光伏項目的收入排序為：垂直20米間隔（275.5元）>最佳傾角6米間隔（270.3元）>垂直6米間隔（226.4元）。

由此可見，隨著電力現(xiàn)貨“鴨子曲線”越來越陡峭，20米間隔垂直組件項目的收益率正在超越最佳傾角項目。

2.影響垂直組件經(jīng)濟(jì)性的主要因素

所謂“垂直組件經(jīng)濟(jì)性”，即：垂直組件項目發(fā)電收入大于或等于最佳傾角項目。

從模擬計算中不難發(fā)現(xiàn)，20米間隔、6米間隔的垂直組件項目比最佳傾角項目的發(fā)電量低10%左右、25%左右。而“發(fā)電收入=發(fā)電量×電價”，因此，當(dāng)“垂直組件項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”比“最佳傾角項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”高出11-33%以上時，垂直組件經(jīng)濟(jì)性將開始呈現(xiàn)。

圖 8  垂直組件與最佳傾角項目發(fā)電量、發(fā)電收入的分時模擬

圖 9  山東青島2023、2024年分時段現(xiàn)貨平均電價（日前交易）

而進(jìn)一步研究電力市場的分時段電價，可以發(fā)現(xiàn)，以下因素均會影響到電價“鴨子曲線”的陡峭度：當(dāng)?shù)仉娏ω?fù)荷曲線的形狀、光伏發(fā)電滲透率、光伏電站中垂直組件滲透率、儲能項目滲透率及其充放電策略、電力市場政策（如：允許的現(xiàn)貨交易比例、是否允許負(fù)電價）、光伏市場化電價政策，等等。

其中，當(dāng)光伏發(fā)電滲透率逐步提高，中午時段的電力市場供求失衡會逐步加劇。最佳傾角項目的上午、下午出力小于中午，導(dǎo)致上下午時段電力市場的供求失衡程度是小于中午的。這進(jìn)一步導(dǎo)致：光伏發(fā)電滲透率越高，“鴨子曲線”越陡峭，越有利于垂直組件的經(jīng)濟(jì)性。

3.垂直組件滲透率對“垂直組件經(jīng)濟(jì)性”的影響

當(dāng)垂直組件滲透率較低時，邊際上實施小規(guī)模的垂直電站并不會改變“垂直組件項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”與“最佳傾角項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”之間的關(guān)系。

但若所有的電站運營商集體行動，邊際上實施超大規(guī)模的垂直電站，就會改變“垂直組件項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”與“最佳傾角項目發(fā)電量加權(quán)平均電價”之間的關(guān)系。使得垂直組件由“經(jīng)濟(jì)性”重回“不經(jīng)濟(jì)”狀態(tài)。

圖 10  垂直組件滲透率對當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電曲線的影響

由數(shù)據(jù)模擬可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)垂直組件滲透率超過40%后，光伏中午發(fā)電功率就開始小于上午、下午，垂直組件經(jīng)濟(jì)性就會被破壞。而若一個地區(qū)的光伏發(fā)電項目中，有20-30%的垂直組件占比，則并不會導(dǎo)致“上午、下午電價低于中午”的情況出現(xiàn)。

4.電力市場政策、光伏市場化電價政策對“垂直組件經(jīng)濟(jì)性”的影響

2025年開始，我國大多數(shù)省份開始電力現(xiàn)貨試點。在上文的分析中，我們以“發(fā)電量×電力現(xiàn)貨價格”來模擬電站發(fā)電收入。但實際上，光伏發(fā)電的電價是中長期電價、現(xiàn)貨電價的加權(quán)平均值。

在現(xiàn)貨剛開始試點交易的省份（比如：安徽），中長期電價在每小時間的波動性，其實并沒有現(xiàn)貨電價在每小時間的波動性大。電力市場化程度越高、電網(wǎng)允許的現(xiàn)貨交易比例越高的地區(qū)，越有利于垂直組件經(jīng)濟(jì)性的實現(xiàn)。

2025年2月，國家發(fā)改委、能源局公開發(fā)布《關(guān)于深化新能源上網(wǎng)電價市場化改革促進(jìn)新能源高質(zhì)量發(fā)展的通知》。根據(jù)該政策，2025年6月以后的光伏項目大部分發(fā)電參與機(jī)制電價（一年競價一次），剩余部分參與現(xiàn)貨交易。該政策對于垂直組件項目的影響不大。原因是：垂直組件的發(fā)電出力曲線與最佳傾角項目的發(fā)電出力曲線形狀不同，在垂直組件滲透率不高的情況下，其加權(quán)平均電價是高于最佳傾角項目的。故而，垂直組件不適合與最佳傾角項目共同參與機(jī)制電價競爭，垂直組件項目參與電力市場的建議方式為：大部分電量參與每月、每小時的中長期市場集中競價交易（或找到電力用戶進(jìn)行帶約定曲線的中長期市場雙邊交易），余電參與現(xiàn)貨市場。

五、垂直組件對光伏電池技術(shù)路線的影響？

在同等功率和版型條件下，雙面率是衡量背面發(fā)電能力的唯一指標(biāo)，也是顯著影響垂直組件發(fā)電量的重要因素。由HJT、TOPCon、TBC三家代表型企業(yè)三種技術(shù)產(chǎn)品的實際產(chǎn)品說明書中不難發(fā)現(xiàn)，HJT垂直組件的雙面率相比另兩種技術(shù)存在15-20%的顯著優(yōu)勢。

圖 11  某HJT龍頭組件企業(yè)的HJT垂直組件雙面率：95%

圖 12  某TOPCon龍頭組件企業(yè)的TOPCon組件雙面率：80%

圖 13  某TBC龍頭組件企業(yè)的TBC組件雙面率：75%

在垂直組件的安裝方式下，若組件正面朝向東面、組件背面朝向西面，則HJT產(chǎn)品相比TOPCon和TBC產(chǎn)品在傍晚時段將因更高的發(fā)電量而獲得更高的收入。

我們不妨簡單定義垂直組件的“垂直場景有效功率”，用于比較各種組件的技術(shù)水平：

垂直場景有效功率=（正面功率+背面功率）/2=正面功率×（1+雙面率）/2

在當(dāng)前2384×1303版型HJT組件主流功率720W、TOPCon組件主流功率705W的條件下，如考慮HJT組件95%的雙面率和TOPCon組件80%雙面率，兩者有效功率的差距可以從原先15W的差異擴(kuò)大為67.5W。毫無疑問，這一差距，已經(jīng)可以將落后技術(shù)徹底淘汰出備選清單。對TBC組件而言，在垂直應(yīng)用場景下，就更是一無是處了。

因此，不難得到結(jié)論：HJT是垂直組件的唯一選擇，垂直組件的應(yīng)用場景“利好且只利好”HJT技術(shù)的發(fā)展。

經(jīng)SOLARZOOM新能源智庫采用PVSystem軟件模擬所得：在其他條件不變的情況下，雙面率高20%左右的優(yōu)勢會帶來11%左右的發(fā)電量增益。這一數(shù)據(jù)仿真的結(jié)果，與基于“垂直場景有效功率”計算公式簡單計算的結(jié)果一致。

六、垂直組件的市場容量有多大？

在光伏市場化電價時代，垂直組件的市場究竟該如何計算，SOLARZOOM新能源智庫提出以下方法論：當(dāng)垂直組件具備經(jīng)濟(jì)性的前提下，垂直組件在一光伏大省電站中的占比，應(yīng)持續(xù)上升，直到垂直組件的安裝規(guī)模改變凈負(fù)荷曲線形狀及電力市場的時點價格，從而使得“最佳傾角電站收入≈垂直組件電站收入”（我們稱之為“均衡條件”）。

由圖 10的模擬不難發(fā)現(xiàn)：在一光伏大省的電力系統(tǒng)中，垂直組件滲透率大約要達(dá)到20-30%比例左右，才能滿足均衡條件；超出40%比例后，垂直組件經(jīng)濟(jì)性或?qū)⒈黄茐?。我國光伏電站截?024年底的保有量為886GW，若按照20-30%比例垂直組件滲透率計算，未來幾年垂直組件的國內(nèi)發(fā)展空間至少達(dá)到222-380GW。在當(dāng)前垂直組件滲透率較低的背景下，垂直組件將在未來3-5年內(nèi)大行其道。

七、為什么垂直組件過去沒有得到大的發(fā)展？

從PERC組件開始，就有了雙面組件，而TOPCon時代后，雙面組件的雙面率更是上升到了80%。但為什么垂直組件過去沒有得到大的發(fā)展？四個原因：

第一，過去光伏發(fā)電在不同時段的電價是一致的，而只有到了2025年6月后我國光伏電價才全國性的進(jìn)入市場化時代。根據(jù)上文分析，只有當(dāng)“垂直模式加權(quán)平均電價比最佳傾角模式加權(quán)平均電價高11-33%以上”條件成立，垂直組件項目才有更佳的經(jīng)濟(jì)性。

目前，全國各省份間的電力市場化程度是不一致的，內(nèi)蒙、山東、山西等省份已經(jīng)開展了5年以上時間的現(xiàn)貨交易；而像安徽這樣的省份到今年才開始現(xiàn)貨交易。剛開始現(xiàn)貨交易的省份，現(xiàn)貨價格對中長期價格的向下帶動有限。電力現(xiàn)貨越發(fā)達(dá)的省份，垂直組件平價越成立。因此，當(dāng)2025年全國光伏進(jìn)入市場化電價時代，當(dāng)2025年全國各省份全面開始電力現(xiàn)貨試點，垂直組件的經(jīng)濟(jì)性將在越來越多的省份逐步呈現(xiàn)。

第二，原有電池技術(shù)的雙面率太低，導(dǎo)致垂直安裝的發(fā)電量相比最佳傾角安裝低太多。PERC、TOPCon、TBC的雙面率均在68-80%左右，相比HJT的垂直場景有效功率差異超過10%，故而垂直組件平價條件更難以實現(xiàn)。即使HJT在2024年成為實現(xiàn)10GW以上出貨的技術(shù)，但截止2024年HJT產(chǎn)品的出貨量滲透率只有3%左右。

第三，對于一個以IRR水平為唯一評價標(biāo)準(zhǔn)的純發(fā)電項目而言，垂直組件項目對土地面積的占用較大。根據(jù)上文的分析，間隔6米的垂直組件項目，相比間隔20米的垂直組件項目，其發(fā)電量要平均減少16%左右；而間隔20米相比間隔6米所占用的土地面積要多233%左右。

在SOLARZOOM新能源智庫看來，對于“沙戈荒”項目而言，由于土地廉價，每排組件之間20米的寬度可以接受，故而土地面積不是一個大問題。而對于“農(nóng)光互補(bǔ)”項目而言，垂直組件對土地面積問題反而是更為友好的；原因是：垂直組件與垂直組件之間的20米距離都可以種植，而且間距越大對植物的遮擋則越不顯著。在“沙戈荒”項目及“農(nóng)光互補(bǔ)”項目中，垂直組件的發(fā)展不會受到“間隔距離顯著影響發(fā)電量”這一問題的困擾。

第四，垂直安裝組件面臨的風(fēng)載風(fēng)壓較大，組件產(chǎn)品需要特殊設(shè)計及電池較強(qiáng)的“柔性”才能防止電池片的隱裂。過去，無論是PERC還是TOPCon電池都是不對稱結(jié)構(gòu)的電池；而HJT電池為雙面對稱結(jié)構(gòu)。特別是到了100μm厚度，越薄的HJT電池越會呈現(xiàn)出較強(qiáng)的“柔性”、“可彎曲”特征，在風(fēng)載較大的情況下不容易隱裂。目前，大量基于HJT的垂直組件電站已經(jīng)經(jīng)歷了相當(dāng)長時間的檢驗。

圖 14  HJT電池具備極強(qiáng)的“可彎曲”特性

八、垂直組件未來還有哪些場景？

光伏進(jìn)入電價市場化時代后，垂直組件開始有經(jīng)濟(jì)性，這是垂直組件開始被市場所關(guān)注的一個邏輯起點和大規(guī)模推廣的邏輯終點，但并非是邏輯的全部。在SOLARZOOM新能源智庫看來，垂直組件大發(fā)展的邏輯線索是：“垂直組件經(jīng)濟(jì)性+HJT技術(shù)成熟→垂直組件產(chǎn)品供給→垂直組件的非發(fā)電收益敏感型應(yīng)用場景→收益率優(yōu)勢明確后，垂直組件的收益敏感型應(yīng)用場景”。

垂直組件的非發(fā)電收益敏感性應(yīng)用場景包括但不限于：

（1）替代裝配式圍墻、混凝土墻體、金屬隔檔物，實現(xiàn)物理隔離的作用。目前裝配式圍墻的成本要接近于1000元/平米，而“垂直組件+BOS成本”攤薄到面積上才400元/平米左右，還能產(chǎn)生電力和運營期收益，自然有極高的經(jīng)濟(jì)性。

（2）替代對抗風(fēng)強(qiáng)度有一定要求但不特別苛刻的玻璃應(yīng)用場景。垂直組件一般會考慮雙面3.2mm的玻璃方案，這足以滿足各種對抗風(fēng)強(qiáng)度有一定要求的玻璃應(yīng)用場景。

除此以外，作為發(fā)電收益敏感型應(yīng)用場景，垂直組件可在廣袤的耕地、農(nóng)牧業(yè)養(yǎng)殖、魚塘等場景提供能源，且?guī)缀醪徽加猛恋孛娣e。這對于我國土地稀缺的東部地區(qū)，為光伏項目的大規(guī)模實施提供了可能性。

SOLARZOOM后續(xù)將專篇討論垂直組件的應(yīng)用場景，并給出具體的項目實例。