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光伏平價上網實現路徑展望

光伏項目的平價上網,該如何定義?

個人認為,可以分三個層次來考慮。首先,要明確對標電價,以該電價并網能獲得合理的經濟收益。我國的電價分上網電價(脫硫煤標桿電價)和銷售電價(居民電價、大工業電價、工商業電價),不同電價的數值差異很大。

對于分布式項目,對標的是銷售電價,即居民電價、大工業電價、工商業電價。這三類電價相對較高,因此分布式項目更容易實現平價上網。對于地面電站項目,對標的是上網電價,即脫硫煤標桿電價。地面電站以項目所在地的“脫硫煤標桿電價”并網能獲得合理收益,即實現了平價上網。

其次,光伏出力受太陽能資源影響而不穩定,配合儲能系統即可實現出力可控。如果“光伏+儲能”的可控清潔電力價格能與常規能源相當,則實現了第二層次的平價。

再次,隨著電改的推進,未來電力市場實現100%的現貨交易,那市場上就不存在穩定的“脫硫煤標桿電價”,而光伏電力作為普通電力的一種參與競爭,并具有競爭力,此時才是真正意義上的“平價上網”。

光伏度電成本的影響因素:現階段討論的平價上網,主要是地面光伏電站以“脫硫煤標桿電價”并網且有合理利潤為標準。脫硫煤標桿電價相對較低,這需要光伏項目的度電成本(LCOE)進一步降低來實現。在度電成本的計算中,涉及到項目初始投資、固定資產殘值、第n年的運營成本、第n年的折舊、第n年的利息、第n年的發電量以及折現率。

上述幾個因素中,對光伏度電成本影響最大的兩個因素就是:項目初始投資和年發電量。下文將主要就這兩點進行討論。

初始投資下降對LCOE降低的推動

自2009年第一批光伏特許權招標開始,光伏行業正式進入市場化運作階段。在過去的10年里,光伏的度電成本下降主要來源于“項目初始投資”的下降。僅2011~2018年,光伏組件逆變器價格均出現75%以上的下降。在此推動下,系統成本下降約72%。

在2018年下半年開展的部分領跑者基地EPC工程招標中,根據每個項目建設條件的不同,EPC工程的中標價格集中在4~5元/W之間。

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未來,光伏項目的初始投資,仍然存在一定的下降空間。2011~2018年,雖然光伏組件、逆變器下降75%以上,但“組件+逆變器”投資在系統投資中占比一直在50%上下。

光伏系統的BOS(Balance of System)的下降,主要得益于兩方面:一方面是組件效率提高,工程設計優化;另一方面,光伏組件的價格也有一定的下降空間。

1.組件效率提高推動初始投資下降

光伏組件效率越高,BOS成本越低。光伏組件效率提高能推動BOS成本的下降,主要原因是光伏系統中,有許多投資是與面積相關的。

組件轉換效率越高,單瓦的平均面積越小,與面積相關的部分投資就越低。經過計算,60片版型的光伏組件,功率提高10Wp,BOS成本會有5~7分/Wp的下降。在領跑者項目的推動下,電池轉換效率快速提升,最新效率記錄達到24.2%,N型半片組件(60片電池)的輸出功率創高達387.6W。2019年底,預計315Wp組件可以實現大規模應用。因此,這會推動BOS成本進一步下降。

2.設計優化推動初始投資下降

諸多新設計理念、技術的應用,也在推動BOS成本的下降。比較有代表性的設計優化理念如:1500V系統的應用,超配理念的推廣,優化最佳傾角實現經濟最優等等。

(1)1500V系統的應用

在2018年開展的第三批領跑者中,1500V系統得到了廣泛的應用。

相對于1000V系統,1500V系統的組件串聯數量增加、單個發電單元規模增加,就可以降低單瓦成本,主要差異點為樁基礎數量、直流匯流后的線纜長度、匯流箱數量;同時,電壓升高、線路變短,減少直流線損;另外,組件效率提升、電壓等級升高,促使設計中發電單元由1MW擴展到2.5MW,實現減少一定的工程量。經過計算,1500V系統相對于1000V系統,僅樁基礎、電纜兩項就可以節省3~4分/W。

由于能很好地降低初始投資,在全球范圍內光伏平價上網趨勢推動下,1500V系統備受青睞。根據IHS的統計,大型地面電站匯總,1500V系統的占比逐年快速升高。

(2)超配設計理念的推廣

組件規模相對于逆變器超配,即“容配比>1”,能實現降低度電成本,根本原因在于這一設計能很好的提高交流側設備的利用率。

格爾木市是全國太陽能資源最好城市之一,格爾木市的太陽能輻照度在大多數情況下低于800W/m2,當溫度為25℃時,光伏組件的出力一般為標稱功率的80%。如果再考慮系統效率,到達逆變器的功率長期低于組件標稱功率的70%。因此,當組件、逆變器按照1:1配置時,逆變器及其后面的設備利用率長期不足70%。

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