太阳能 - 浅析:两大因素影响光伏项目的平价上网
浅析:两大因素影响光伏项目的平价上网

 

太阳能  加入时间:2019-6-10 10:56:39  来源:国际太阳能光伏网  
 

光伏项目的平价上网,该如何定义?

个人认为,可以分三个层次来考虑。首先,要明确对标电价,以该电价并网能获得合理的经济收益。我国的电价分上网电价(脱硫煤标杆电价)和销售电价(居民电价、大工业电价、工商业电价),不同电价的数值差异很大。

对于分布式项目,对标的是销售电价,即居民电价、大工业电价、工商业电价。这三类电价相对较高,因此分布式项目更容易实现平价上网。对于地面电站项目,对标的是上网电价,即脱硫煤标杆电价。地面电站以项目所在地的脱硫煤标杆电价并网能获得合理收益,即实现了平价上网。

其次,光伏出力受太阳能资源影响而不稳定,配合储能系统即可实现出力可控。如果光伏+储能的可控清洁电力价格能与常规能源相当,则实现了第二层次的平价。

再次,随着电改的推进,未来电力市场实现100%的现货交易,那市场上就不存在稳定的脱硫煤标杆电价,而光伏电力作为普通电力的一种参与竞争,并具有竞争力,此时才是真正意义上的平价上网

光伏度电成本的影响因素:现阶段讨论的平价上网,主要是地面光伏电站以脱硫煤标杆电价并网且有合理利润为标准。脱硫煤标杆电价相对较低,这需要光伏项目的度电成本(LCOE)进一步降低来实现。在度电成本的计算中,涉及到项目初始投资、固定资产残值、第n年的运营成本、第n年的折旧、第n年的利息、第n年的发电量以及折现率。

上述几个因素中,对光伏度电成本影响最大的两个因素就是:项目初始投资和年发电量。下文将主要就这两点进行讨论。

初始投资下降对LCOE降低的推动

2009年第一批光伏特许权招标开始,光伏行业正式进入市场化运作阶段。在过去的10年里,光伏的度电成本下降主要来源于项目初始投资的下降。仅2011~2018年,光伏组件、逆变器价格均出现75%以上的下降。在此推动下,系统成本下降约72%

2018年下半年开展的部分领跑者基地EPC工程招标中,根据每个项目建设条件的不同,EPC工程的中标价格集中在4~5/W之间。

未来,光伏项目的初始投资,仍然存在一定的下降空间。2011~2018年,虽然光伏组件、逆变器下降75%以上,但组件+逆变器投资在系统投资中占比一直在50%上下。

光伏系统的BOS(Balance of System)的下降,主要得益于两方面:一方面是组件效率提高,工程设计优化;另一方面,光伏组件的价格也有一定的下降空间。

1 组件效率提高推动初始投资下降

光伏组件效率越高,BOS成本越低。光伏组件效率提高能推动BOS成本的下降,主要原因是光伏系统中,有许多投资是与面积相关的。

组件转换效率越高,单瓦的平均面积越小,与面积相关的部分投资就越低。经过计算,60片版型的光伏组件,功率提高10WpBOS成本会有5~7/Wp的下降。在领跑者项目的推动下,电池转换效率快速提升,最新效率记录达到24.2%N型半片组件(60片电池)的输出功率创高达387.6W.2019年底,预计315Wp组件可以实现大规模应用。因此,这会推动BOS成本进一步下降。

2 设计优化推动初始投资下降

诸多新设计理念、技术的应用,也在推动BOS成本的下降。比较有代表性的设计优化理念如:1500V系统的应用,超配理念的推广,优化最佳倾角实现经济最优等等。

(1)1500V系统的应用

2018年开展的第三批领跑者中,1500V系统得到了广泛的应用。

相对于1000V系统,1500V系统的组件串联数量增加、单个发电单元规模增加,就可以降低单瓦成本,主要差异点为桩基础数量、直流汇流后的线缆长度、汇流箱数量;同时,电压升高、线路变短,减少直流线损;另外,组件效率提升、电压等级升高,促使设计中发电单元由1MW扩展到2.5MW,实现减少一定的工程量。经过计算,1500V系统相对于1000V系统,仅桩基础、电缆两项就可以节省3~4/W

由于能很好地降低初始投资,在全球范围内光伏平价上网趋势推动下,1500V系统备受青睐。根据IHS的统计,大型地面电站汇总,1500V系统的占比逐年快速升高。

(2)超配设计理念的推广

组件规模相对于逆变器超配,即容配比>1”,能实现降低度电成本,根本原因在于这一设计能很好的提高交流侧设备的利用率。

格尔木市是全国太阳能资源最好城市之一,格尔木市的太阳能辐照度在大多数情况下低于800W/m2,当温度为25时,光伏组件的出力一般为标称功率的80%。如果再考虑系统效率,到达逆变器的功率长期低于组件标称功率的70%。因此,当组件、逆变器按照1:1配置时,逆变器及其后面的设备利用率长期不足70%

当容配比>1时,即组件的标称功率大于逆变器时,虽然小部分时间会出现限电,但约30%投资的利用率大幅提高,从而降低LCOE。随着组件价格下降,效率的提升,直流侧投资占比日趋下降;增加容配比,提高交流端的利用率,增益更加明显。

(3)经济最优倾角的设计理念

在土地成本占比日益增加的情况下,与传统最佳倾角的设计理念不同,现在的电站设计方案中,更多地采用了经济最优间距和倾角设计理念。以山东某项目为例,32°为当地发电量最佳倾角。当降低倾角,发电量减少,电费收入降低;同时,占地面积减少,土地租金也降低。在项目所在条件下,26°是经济收益最佳倾角。

国外部分土地成本较高的项目,甚至采用了光伏组件人字形设计的方案,来降低土地成本,寻求经济上最优的解决方案。

除了上述几个优化设计理念之外,智能化的设计软件得到广泛的使用,使各种线缆、钢材的使用量得到更加准确的计算,减少了冗余量,从而节省了辅材的成本。

3 组件价格下降推动初始投资下降

根据新疆大全<, SPAN style="FONT-FAMILY: 'Arial','sans-serif'; COLOR: black; mso-bidi-font-size: 10.5pt; mso-fareast-font-family: 宋体; mso-font-kerning: 0pt" lang=EN-US>2018年的财报,2018年底硅料现金成本、全成本折合人民币分别约为44.6/kg53.3/kg 。这与目前的硅料80/kg的售价还有一定的价差。未来,随着国内硅料产能大规模的投产,硅料售价还存在一定的下降空间。根据供需情况、不同企业的成本来看,未来优质硅料的售价应该保持在75/kg左右。

硅片环节,薄片化趋势明显,单晶组件1kg硅料出片量从58片上升到64片,可以摊低单片硅片的成本。

另外,高效应用能明显摊低组件的封装成本。随着电池片价格的降低,封装成本在组件中的占比越来越高。目前,单块60片组件的封装成本、保险及运输费用合计约为237/块,不同效率组件分摊下来的单瓦封装成本有较大的差异。

根据前文的分析,随着技术的进步,光伏组件的价格存在一定的下降空间;组件高效化、设计优化等,都会带来系统成本的下降。总的来看,2019年全年系统成本存在0.5/W左右的下降空间。2018年,仅光伏组件价格就下降了0.8/W左右。因此,未来初始投资虽然仍有一定的下降空间,但十分有限。未来,LCOE的下降,将主要靠发电量提升来实现。

发电量提升对LCOE降低的推动

近期双面组件、跟踪支架、智能运维等技术被越来越多地用于提升项目的发电量。

1 双面组件的应用

在第三批领跑者中,双面组件的应用量约为30%。关于双面组件对发电量的提升幅度,第三方认证机构、企业等做了大量的研究工作。双面组件对发电量的提升水平受多种因素的影响。包括:地表反射率、组件离地高度、项目场址坐标等等。根据各家公布的实证数据,在不同的情境下,双面组件的背面大约能提高5~25%的发电量。

目前,双面组件的价格比普通组件高约0.1/W,即投资增加2~3%;如果能提高5%以上的发电量,则能明显降低度电成本。

2 跟踪式支架

跟踪支架能够大幅提高发电量,直射比越高的地方,发电量效果提升越明显。目前,技术最成熟、应用最广泛的是平单轴跟踪技术。对第三批领跑者项目采用平单轴跟踪支架时,发电量的提升水平进行的理论计算。

发电量提升比例跟直射比存在很好的相关性,在不同地区,提升幅度均在10%以上。而且,相对于固定式,平单轴跟踪的占地面积不会明显增加。根据国土资源部发布的《光伏发电站工程项目用地控制指标》,当采用转化效率为18%的光伏组件时,根据不同安装形式的占地面积,用地控制指标不同。

相对于固定式,平单轴的占地面积并没有明显增加,在高纬度地区反而会减少。因此,平单轴跟踪支架的技术成熟高,能够提高发电量10%以上,却不会明显增加占地面积。

3 智能运维技术

早期光伏电站的运维管理水平较低,电站的系统效率仅有70%~80%之间,平均水平约78%左右。随着越来越多的电站进入运营阶段,一系列现代化的技术被运用到电站当中。

光伏电站被接入智能运维平台,通过平台的大数据分析对每个电站进行诊断。如,当灰尘遮挡使电站的发电量明显降低时,自动清洗设备就会启动,及时清洗来降低发电量的损失;对于电站故障,也能及时发现、报警,配合无人机巡检定位,使故障及时排除,减少发电量损失。

因此,智能化监控平台配合智能设备、现代化技术,能明显提高项目的系统效率。目前,光伏电站的系统效率基本都能达到81%以上。

综上,双面组件、平单轴跟踪技术、智能化运维综合运用,虽然会使项目投资增加15%左右,但是能够提升发电量25%以上,可以明显降低项目的LCOE

通过上述的分析,未来光伏组件价格仍有下降的空间,高效组件、设计优化能够推动初始投资实现进一步降低;跟踪技术、双面组件、智能运维能明显提高发电量。过去10年里,LCOE主要是通过初始投资不断下降实现,未来将主要靠发电量提升来实现。

其中,双面组件、平单轴跟踪技术、1500V 系统的综合运用,能够大幅降低项目的LCOE;就未来2~3年来看,可能是应用比例提升最快的三项技术。