編者按:國(guó)家能源局光伏發(fā)電無補(bǔ)貼政策的出臺(tái)意在實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)上網(wǎng)。但是否能順利實(shí)施,真正并順利地達(dá)到目的還需要進(jìn)一步的考量。各技術(shù)之間、基礎(chǔ)設(shè)備的廣建、應(yīng)用場(chǎng)景等等都增加了新政策順利實(shí)施的難度。高效降本,系統(tǒng)布局優(yōu)化,提高技術(shù)融合度,一步步實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。
2019新年伊始, 國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于積極推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》,從政策層面推動(dòng)了平價(jià)上網(wǎng)的進(jìn)程。但在土地成本、棄光限電、補(bǔ)貼拖欠、電網(wǎng)接入、融資成本等非技術(shù)成本占總投資成本超20%的行業(yè)大背景下,如何進(jìn)一步降低度電成本以實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)平價(jià),是擺在光伏人面前的一個(gè)難題。
過去幾年,光伏技術(shù)加速迭代,1500V、跟蹤支架、高效雙面組件以及鋁合金電纜等新技術(shù)層出不窮,在一定的程度上促進(jìn)了系統(tǒng)成本和度電成本(LCOE)的降低,但由于各種原因這些新技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚未大規(guī)模應(yīng)用,各種技術(shù)之間以及與應(yīng)用場(chǎng)景之間如何更好的匹配融合,仍然存在較大挑戰(zhàn)。在平價(jià)上網(wǎng)加速的大環(huán)境下,用設(shè)計(jì)降成本,向應(yīng)用技術(shù)要“效益”,是更加有效的降本方式。而逆變器作為光伏系統(tǒng)的橋梁,對(duì)系統(tǒng)深度優(yōu)化設(shè)計(jì)有著責(zé)無旁貸的責(zé)任。
放開容配比,降低LCOE、平滑發(fā)電曲線
根據(jù)理論測(cè)算與實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用發(fā)現(xiàn),在合理范圍內(nèi)提高容配比,光伏電站的LCOE將會(huì)大幅降低。光伏發(fā)達(dá)國(guó)家如歐洲、美國(guó)、日本等都以交流側(cè)容量來標(biāo)定電站容量,通過提高光伏容配比來優(yōu)化系統(tǒng)配置、降低光伏系統(tǒng)LCOE已是普遍做法,如歐洲光伏電站普遍按照1.2-1.4倍容配比進(jìn)行設(shè)計(jì),美國(guó)、印度電站容配比為1.4倍以上,日本部分光伏電站容配甚至達(dá)到2倍以上。
近幾年,國(guó)內(nèi)光伏相關(guān)企業(yè)、設(shè)計(jì)院等對(duì)容配比設(shè)計(jì)問題也進(jìn)行了深入的研究和交流,早在2015年,國(guó)內(nèi)某知名央企就曾組織國(guó)內(nèi)相關(guān)單位的專家進(jìn)行多次交流,結(jié)合理論計(jì)算與實(shí)際電站運(yùn)行數(shù)據(jù)給國(guó)內(nèi)不同資源區(qū)的電站設(shè)計(jì)明確了最優(yōu)容配比,并在實(shí)際電站中進(jìn)行了應(yīng)用。以系統(tǒng)LCOE最優(yōu)為原則,根據(jù)不同資源區(qū)輻照條件等因素進(jìn)行合理容配比設(shè)計(jì)已在行業(yè)內(nèi)達(dá)成共識(shí)。根據(jù)相關(guān)消息,最新修訂的《光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范》已初步確定將容配比放開,并將按照電站交流側(cè)額定容量定義電站容量。新國(guó)標(biāo)的頒布實(shí)施,將為國(guó)內(nèi)高容配比設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。根據(jù)中國(guó)光照資源條件,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類資源區(qū)光伏電站最優(yōu)容配比分別在1.3、1.4、1.5倍左右。
此外,提高容配比設(shè)計(jì)除了可以降低LCOE外,還可以使發(fā)電曲線更為平滑,降低電網(wǎng)的調(diào)峰壓力,提高光伏發(fā)電滲透率。
子陣容量精細(xì)對(duì)比,降低電站投資成本
在中國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展的過程中,子陣容量歷經(jīng)了1MW、1.25MW、1.6MW、2.5MW、3.125MW由小到大的演變,經(jīng)過精細(xì)化的方陣容量設(shè)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn),光伏子陣容量增大后,電站逆變器、變壓器等設(shè)備數(shù)量減少,安裝維護(hù)成本降低,站內(nèi)高壓線路減少,線纜和施工成本降低。經(jīng)過測(cè)算,對(duì)于1000V系統(tǒng),子陣容量按照3MW設(shè)計(jì),系統(tǒng)成本最優(yōu);對(duì)于1500V系統(tǒng),子陣容量按照6~7MW設(shè)計(jì),系統(tǒng)成本最優(yōu)。目前海外歐洲、東南亞等實(shí)際電站中基本按照這個(gè)原則設(shè)計(jì),值得一提的是,印度光伏電站雖然起步較晚,但在系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)上已經(jīng)十分超前,不僅全部切換到1500V,單個(gè)子陣容量最大已經(jīng)達(dá)到12.5MW。
1500V雙面組件+平單軸跟蹤+逆變器融合
跟蹤系統(tǒng)通過追蹤光照,以達(dá)到提高光照資源利用率的效果。而這兩年興起的雙面組件則是改變“內(nèi)部功力”,依靠背面的發(fā)電能力,可將電站發(fā)電量提升5-30%,相當(dāng)于將組件的綜合轉(zhuǎn)換效率提高了5~30%。
跟蹤系統(tǒng)+雙面組件的應(yīng)用,一方面提高了單個(gè)組串的直流電流,另一方面直流將長(zhǎng)期保持在高功率,這就給電站的核心“指揮者”——逆變器來提出了更高的挑戰(zhàn),逆變器不僅需要增強(qiáng)直流電流接入能力,而且還需要長(zhǎng)期保持高功率運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)還要為跟蹤系統(tǒng)預(yù)留出更多的供電和通信接口,從而減少電站現(xiàn)場(chǎng)的施工量和成本,提升電站的經(jīng)濟(jì)效益。
系統(tǒng)布局優(yōu)化及線纜合理選型,提升經(jīng)濟(jì)效益
光伏電站發(fā)展初期,組件傾角一般按照最佳發(fā)電量進(jìn)行設(shè)計(jì),支架間距設(shè)計(jì)遵從9:00~15:00確保前后排組件不遮擋。隨著平價(jià)上網(wǎng)的大趨勢(shì)來臨,需要對(duì)電站系統(tǒng)布局進(jìn)行更加精細(xì)化設(shè)計(jì)。在不同容配比下,對(duì)固定支架調(diào)節(jié)傾角及南北間距,平單軸調(diào)節(jié)東西間距等進(jìn)行調(diào)節(jié),以最低LCOE、最高IRR為衡量依據(jù),選擇最佳的方案。根據(jù)內(nèi)蒙古某項(xiàng)目,通過優(yōu)化計(jì)算,當(dāng)容配比為1.2左右,固定支架傾角31度,間距9m時(shí),LCOE最低。
此外,銅線纜價(jià)格一般較鋁合金線纜高 3~4倍,因此為了降低線纜成本,根據(jù)GB/T 30552-2014,當(dāng)合金導(dǎo)體的截面積是銅的1.5倍時(shí),其電氣性能與銅基本相同,在電站設(shè)計(jì)可利用鋁合金線纜替代銅線纜, 100MW電站可節(jié)約線纜成本180~200萬元,IRR提升0.05%。同時(shí)隨著PLC載波通信技術(shù)在光伏交直流側(cè)的逐步應(yīng)用,將進(jìn)一步節(jié)省電站通信線纜成本和施工成本。
新型逆變器“集成化”“智能化”
憑借系統(tǒng)功能、可靠性、系統(tǒng)成本和施工效率等方面的顯著優(yōu)勢(shì),逆變、中壓、配電、通訊等設(shè)備融為一體的高度集成化設(shè)備越來越得到客戶青睞。同時(shí)逆變器內(nèi)部配置智能管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)逆變器部件健康度診斷、故障錄波、跟蹤系統(tǒng)監(jiān)控等,快速精準(zhǔn)定位故障,使得逆變系統(tǒng)更加智能化,將進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本及后期運(yùn)維成本。打造高集成度、更智能化的逆變產(chǎn)品,推進(jìn)逆變技術(shù)快速迭代升級(jí),將是助力平價(jià)上網(wǎng)的有力“武器”。
結(jié)語(yǔ)
通過更優(yōu)的設(shè)計(jì)和更低的零部件價(jià)格,各國(guó)上網(wǎng)電價(jià)持續(xù)降低,如印度3.57美分/kWh、埃及2.791美分/kWh、沙特1.79美分/kWh,“平價(jià)上網(wǎng)”浪潮席卷全球。在中國(guó), 2018年12月29日,青海格爾木500MW項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)僅為0.31元/ kWh,低于當(dāng)?shù)孛摿蛎簶?biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)(0.3247元/ kWh),開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)光伏平價(jià)上網(wǎng)的先例,為平價(jià)上網(wǎng)提供了典型示范。
無論政策倒逼還是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代都已被“激活”。在國(guó)內(nèi)平價(jià)上網(wǎng)的最后一公里,我們呼吁降低非技術(shù)成本的同時(shí),可以借鑒國(guó)際光伏市場(chǎng)成功經(jīng)驗(yàn),通過逆變技術(shù)迭代升級(jí)以及系統(tǒng)方案整合優(yōu)化設(shè)計(jì),促使平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的全面到來。
原標(biāo)題:應(yīng)用技術(shù)VS制造技術(shù):設(shè)計(jì)出來的平價(jià)時(shí)代