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          系统集成

          正文

          应用技术VS制造技术:设计出来的光伏平价时代

          导读: 无论政策倒逼还是行业发展趋势,平价上网时代都已被“激活?#34180;?

          2019新年伊始, 国家发改委、国家能源局发布《关于积极?#24179;?#39118;电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》,从政策层面推动了平价上网的进程。但在土地成本、弃光限电、补贴拖欠、电网接入、融资成本等非技术成本占总投资成本超20%的行业大背景下,如何进一步降?#25237;?#30005;成本以实现光伏系统平价,是摆在光伏人面前的一个难题。

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          过去几年,光伏技术加速迭代,1500V、跟踪支架、高效双面组件以及铝合金电缆等新技术层出不穷,在?#27426;?#30340;程度上促进了系统成本?#25237;?#30005;成本(LCOE)的降低,但由于各种原因这些新技术在国内市场尚?#21019;?#35268;模应用,各种技术之间以及与应用场景之间如何更好的匹配融合,仍然存在较大挑战。在平价上网加速的大环境下,用设计降成本,向应用技术要“效益?#20445;?#26159;更加?#34892;?#30340;降本方式。而逆变器作为光伏系统的桥梁,对系统深度优化设计有着责无?#28304;?#30340;责任。

          放开容配比,降低LCOE、平滑发电曲线  

          根据理论测算与?#23548;?#39033;目应用发现,在合理范围内提高容配比,光伏电站的LCOE将会大幅降低。光伏发达国家如?#20998;蕖?#32654;国、日本等都以交流侧容量来标定电站容量,通过提高光伏容配比来优化系统配置、降低光伏系统LCOE已是普遍做法,如?#20998;?#20809;伏电站普遍按照1.2-1.4?#24230;?#37197;比进行设计,美国、印度电站容配比为1.4倍以上,日本部分光伏电站容配甚至达到2倍以上。image.png

          近几年,国内光伏相关企业、设计院等对容配比设计问题也进行了深入的研究和交流,早在2015年,国内某知名央企就曾组织国内相关单位的专家进行多次交流,结合理论计算与?#23548;?#30005;站运行数据给国内不同资源区的电站设计明确了最优容配比,并在?#23548;?#30005;站中进行了应用。以系统LCOE最优为原则,根据不同资源区辐照条件等因素进行合理容配比设计已在行?#30340;?#36798;成共识。根据相关消息,最新修订的《光伏电站设计规范》已初步确定将容配比放开,并将按照电站交流侧额定容量定义电站容量。新国标的颁布实施,将为国内高容配比设计提供了理论依据。根据中国光照资源条件,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类资源区光伏电站最优容配比?#30452;?#22312;1.3、1.4、1.5倍左右。

          此外,提高容配比设计除了可以降低LCOE外,还可以使发电曲线更为平滑,降低电网的调峰压力,提高光伏发电渗透率。

          子阵容量精细对比,降低电站投资成本

          在中国光伏行业发展的过程中,子阵容量历经了1MW、1.25MW、1.6MW、2.5MW、3.125MW由小到大的演变,经过精细化的方阵容量设计对比发现,光伏子阵容量增大后,电站逆变器、变压器等设备数量减少,安装维护成本降低,站内高压线路减少,线缆和施工成本降低。经过测算,对于1000V系统,子阵容量按照3MW设计,系统成本最优?#27426;?#20110;1500V系统,子阵容量按照6~7MW设计,系统成本最优。目前海外?#20998;蕖?#19996;南亚等?#23548;?#30005;站中基本按照这个原则设计,值得一提的是,印度光伏电站虽然起步较晚,但在系统应用技术上已经十分超前,不仅全部切换到1500V,单个子阵容量最大已经达到12.5MW。

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          不同方阵系统成本对比图

          1500V双面组件+平单轴跟踪+逆变器融合

          跟踪系统通过追踪光照,?#28304;?#21040;提高光照资源利用率的效果。而这两年兴起的双面组件则是改变“内部功力?#20445;?#20381;靠背面的发电能力,可将电站发电量提升5-30%,相当于将组件的综合转换效率提高了5~30%。

          跟踪系统+双面组件的应用,?#29615;?#38754;提高了单个组串的直流电流,另?#29615;?#38754;直流将长期保持在高功率,这就给电站的核心“指挥者?#34180;?#36870;变器提出了更高的挑战,逆变器不仅需要增强直流电流接入能力,而且还需要长期保持高功?#35797;?#36716;,同时还要为跟踪系统预留出更多的供电和通信接口,从而减少电站现场的施工量?#32479;?#26412;,提升电站的经济效益。

          系统布局优化及线缆合理选型,提升经济效益

          光伏电站发展初期,组件倾角一般按照最佳发电量进行设计,支架间距设计遵从9:00~15:00确保前后排组件不遮挡。随着平价上网的大趋势来临,需要对电站系统布局进行更加精细化设计。在不同容配比下,对固定支架调节倾角及南北间距,平单轴调节东西间距等进行调节,以最低LCOE、最高IRR为衡量依据,选择最佳的方案。根据内蒙古某项目,通过优化计算,?#27604;?#37197;比为1.2左右,固定支架倾角31度,间距9m时,LCOE最低。

          此外,铜线缆价格一般?#19979;?#21512;金线缆高 3~4倍,因此为了降低线缆成本,根据GB/T 30552-2014,当合金导体的截面积是铜的1.5倍时,其电气性能与铜基本相同,在电站设计可利用铝合金线缆替代铜线缆, 100MW电站可节约线缆成本180~200万元,IRR提升0.05%。同时随着PLC载波通信技术在光伏交直流侧的逐步应用,将进一步节省电站通信线缆成本和施工成本。

          新型逆变器“集成化?#34180;?#26234;能化”

          凭借系统功能、可靠性、系统成本和施工效?#23454;?#26041;面的显著优势,逆变、中压、配电、通讯等设备融为一体的高度集成化设备越来?#38477;?#21040;客户青睐。同时逆变器内部配置智能管理系统,实现逆变器部件健康度诊断、?#25910;下?#27874;、跟踪系统监控等,快速精准定?#36824;?#38556;,使得逆变系统更加智能化,将进一步降低系统成本及后期运维成本。打造高集成度、更智能化的逆变产品,?#24179;?#36870;变技术快速迭代升级,将是助力平价上网的有力“武器?#34180;?/p>

          结语

          通过更优的设计和更低的零部件价格,各国上网电价?#20013;?#38477;低,如印度3.57美分/kWh、埃及2.791美分/kWh、?#31243;?.79美分/kWh,“平价上网”浪潮席卷全球。在中国, 2018年12月29日,青海格尔木500MW项目上网电价仅为0.31元/ kWh,低于当地脱硫煤标杆上网电价(0.3247元/ kWh),开创了国内光伏平价上网的先例,为平价上网提供了典型示范。

          无论政策倒逼还是行业发展趋势,平价上网时代都已被“激活?#34180;?#22312;国内平价上网的最后?#36824;?#37324;,我们呼吁降?#22836;?#25216;术成本的同时,可以借鉴国际光伏市场成功经验,通过逆变技术迭代升级以及系统方案整合优化设计,促使平价上网时代的全面到来。

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