風電及光伏項目度電成本影響因素及控制措施

顧長利

摘?要：平準化度電成本（LevelizedCostofElectricity，LCOE）是評價風電機組經濟性和競爭力的重要指標。通用質量特性是機組質量特性的概括性描述，一般包括可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環境適應性（簡稱“六性”）。風電機組壽命期內的經濟性評估必然與機組質量特性密切相關，通俗地講，風電機組通用質量特性越高，壽命期內故障率越低，機組無故障運行時間越長，其LCOE也就越低。本文通過對LCOE和機組通用質量特性的分析，嘗試將LCOE的影響因素與機組通用質量特性建立對應關系，通過對機組通用質量特性統計數據的分析來表達機組壽命期內的LCOE水平。

關鍵詞：風電;光伏;度電成本;影響因素

引言

隨著國家促進新能源發展政策的進一步加強，以及國際上光伏行業競爭的日益激烈，對光伏電站的設計及其所采用設備的要求越來越高。光伏電站若要降低度電成本（LCOE），一方面需要降低前端發電設備的造價，如降低光伏組件及逆變器的成本，以此推動光伏行業的發展已勢在必行，但同時這一降本空間將越來越小;另一方面，需要對光伏電站的設計方案進行深度優化，從光伏電站設計的精細化、定制化出發來降低光伏電站的度電成本。此前，一個標準化設計方案用于多個光伏電站的方式已經不能滿足當前光伏行業發展的需求。

1光伏電站建設及度電成本預測分析

該研究將影響光伏度電成本的因素歸納為投資成本與發電效率兩大類，其中投資成本主要由核心組件、其他設備及管理融資等組成，發電效率則主要通過年平均發電小時數體現。設立低等、中等、高等3種情景模式。其中，低等情景的主要影響因素為建設成本，中等情景的主要影響因素為年平均發電小時數，高等情景則是在中等情景的基礎上增加政府干預因素。最后，基于LCOE模型，分別計算3種情景模式下湖北省未來的新能源度電成本，并量化分析新能源度電成本下降過程中各影響因素的絕對貢獻率。2025年與2030年湖北省光伏電站建設與度電成本在低等情景模式下的預測值與2019年對比情況如表3所示。光伏電站建設的審批流程復雜，建設周期長，建設成本的變化對光伏度電成本的下降至關重要。由表3可知，在低等情景模式下，光伏電站建設成本（包括融資成本，下同）的逐年降低有效驅動了光伏度電成本的持續下降。根據測算結果，在假設建設成本由2019年的4.45元/W分別降至2025年的3.83元/W與2030年的3.60元/W時，光伏度電成本將由2019年的0.48元/（kW·h）分別降至2025年的0.42元/（kW·h）與2030年的0.39元/（kW·h），降幅分別為7.60%和12.59%，即建設成本每下降1.00元/W，度電成本將同步降低約0.10元/（kW·h）。其中，綜合表1數據可知，組件費用占建設成本的比例在40%以上，其他成本雖亦有下降趨勢但空間不大，因此組件成本降低將直接帶動建設成本下降從而推動度電成本降低。

湖北省2019光伏發電成本以及2025年和2030年光伏發電

2光伏項目成本影響因素

影響光伏度電成本包括很多系統層面的原因：包括組件、逆變器、電纜、匯流箱、變壓器的選擇等等;同時也包含系統維護方面的因素，比如積灰的及時清理、障礙物的及時清除、故障的及時維護等等;另外，由于系統并網也受電網的影響，因此，電網質量、調度需求等也會影響系統的發電輸出。對于光伏項目而言，其度電成本主要會受到多方面的影響，而且每一項都是獨立的，每一項的變化都會對光伏度電成本有所影響。因此，在了解每一個方面的時候，都必須要先假設其余思想沒有發生變化。比如，就先研究裝機成本對度電成本影響時，假如固定使用某一數值，然后計算在不同成本下度電的成本，進而來分析裝機成。

3風電及光伏項目度電成本控制措施

3.1雙面發電技術的應用

許多新推出的光伏組件均具有雙面發電功能，能夠有效提高光伏陣列的直流轉換效率。但是針對項目環境所涉及的地面反射率及地面反射率對光伏發電量提升的研究還不夠深刻。比如，地面反射率的評估與測定、地面反射率的季節性變化、光伏發電項目長期運行對于地面反射率的影響（由于光伏組件遮擋導致的地面溫度、蒸發量等因素對于植被的影響），以及維護地面反射率對光伏發電項目運維成本產生的影響等。目前，雙面光伏組件對于光伏發電系統發電量的有利作用，尤其是可以精確量化的且能夠可靠支持加權度電成本評價指標分析的數據還不夠充分。

3.2根據LCOE進行設備選型

光伏系統的設計最重要的工作就是設備的選型，從2015年開始光伏技術的升級換代進入快速道，從光伏電池技術而言，已從當初的16.5提升到了20%，甚至21%，度電效率也提升到了99%以上。大家知道采用高效的設備有利于提升電站的發電量，降低度電成本，所以這就要求在光伏設計的時候，怎么樣才能做到只選對的不選貴的。在設備選型這一塊大家比較關心的就是這四類設備，一是組件，二是逆變器，三是支架，四是電纜。

3.3加權度電成本評價指標的進一步完善

該光伏電站IPP項目提出的加權度電成本評價指標也存在部分值得商榷的問題，比如需要合理選擇上網電量的分時電價權重、充分利用電池儲能系統的功能，以及明確電池儲能系統的調度規則。1）需要合理選擇上網電量的分時電價權重。由于不同國家或地區的能源結構、社會需求、環境資源存在差異，實際實行的分時電價有著顯著的地域性和時效性。在光伏電站的規劃設計中，需要科學、合理地針對項目所在地的各種自然、社會、技術、經濟、政策特點來設置權重，才能達到預期的目的。2）需要充分利用電池儲能系統的功能。該評價標準中假設了電池儲能系統僅用于光伏電站自身輸出功率的削峰填谷，未考慮電池儲能系統潛在的電網能源調度（調功、調頻）能力，今后需要充分利用電池儲能系統的功能。3）在制定加權度電成本評價指標時，需要明確電池儲能系統的調度規則，否則，可能出現完全違背指標制定者初衷的情況。比如，假定預測某日光伏發電系統的發電量較小，不會受到電網限制功率的限制，按照這一假定，光伏電站運維方是不需要利用電池儲能系統的功能的。但實際上，運維方為了獲得更好的經濟效益，會傾向于“利用電池儲能系統存儲峰時電能，留待平時輸出上網”的調度策略。

3.4光伏組件串聯數的計算

根據前文的分析，基于最新標準IEC62738-2018中的公式，采用本文的優化方法計算光伏組件串聯數N，可以得到N值的3個范圍，即N≤1500/47.72=31.4、N≥880/31.29=28.12、N≤1300/39.57=32.85。對這3個結果進行綜合考慮后，可得到光伏組件串聯數N為29～31塊。而在同等條件下，若采用GB50797-2012或IEC62548-2016要求的極端環境溫度情況計算，利用PVsyst軟件可計算得到光伏組件串聯數N為25～27塊。從以上的結果可以看出，采用優化計算得到的單串光伏組串最大可串聯的光伏組件數提高了14.8%，即同樣長度的電纜可接入的光伏組件數增加了14.8%，因此在光伏電站總裝機容量不變的情況下，本優化設計可節省大量電纜，度電成本也將隨之降低。

結束語

通用質量特性水平直接影響平準化度電成本，將提升通用質量特性的收益直接體現在平準化度電成本上，有利于風電產品的良性競爭，避免“劣幣驅逐良幣”的怪象，從而實現整個行業的健康發展。本文建立了通用質量特性與平準化度電成本之間的模型，并以某風電場為例，根據通用質量特性數據求得了對應機組壽命期內的平準化度電成本，實現了二者之間的轉化，為業主測算風電機組的平準化度電成本并進行機組選型提供了參考依據。

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