顧長利

摘?要：平準化度電成本（LevelizedCostofElectricity，LCOE）是評價風電機組經(jīng)濟性和競爭力的重要指標。通用質(zhì)量特性是機組質(zhì)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(huán)境適應性（簡稱“六性”）。風電機組壽命期內(nèi)的經(jīng)濟性評估必然與機組質(zhì)量特性密切相關，通俗地講，風電機組通用質(zhì)量特性越高，壽命期內(nèi)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(zhì)量特性的分析，嘗試將LCOE的影響因素與機組通用質(zhì)量特性建立對應關系，通過對機組通用質(zhì)量特性統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析來表達機組壽命期內(nèi)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(fā)展政策的進一步加強，以及國際上光伏行業(yè)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(fā)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(yè)的發(fā)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(yōu)化，從光伏電站設計的精細化、定制化出發(fā)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(jīng)不能滿足當前光伏行業(yè)發(fā)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(fā)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(fā)電效率則主要通過年平均發(fā)電小時數(shù)體現(xiàn)。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(fā)電小時數(shù)，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(qū)動了光伏度電成本的持續(xù)下降。根據(jù)測算結(jié)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(shù)據(jù)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(fā)電成本以及2025年和2030年光伏發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)并網(wǎng)也受電網(wǎng)的影響，因此，電網(wǎng)質(zhì)量、調(diào)度需求等也會影響系統(tǒng)的發(fā)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(fā)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(shù)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(fā)電技術的應用

許多新推出的光伏組件均具有雙面發(fā)電功能，能夠有效提高光伏陣列的直流轉(zhuǎn)換效率。但是針對項目環(huán)境所涉及的地面反射率及地面反射率對光伏發(fā)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(jié)性變化、光伏發(fā)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(fā)量等因素對于植被的影響），以及維護地面反射率對光伏發(fā)電項目運維成本產(chǎn)生的影響等。目前，雙面光伏組件對于光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)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(quán)度電成本評價指標分析的數(shù)據(jù)還不夠充分。

3.2根據(jù)LCOE進行設備選型

光伏系統(tǒng)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(fā)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(quán)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(quán)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(wǎng)電量的分時電價權(quán)重、充分利用電池儲能系統(tǒng)的功能，以及明確電池儲能系統(tǒng)的調(diào)度規(guī)則。1）需要合理選擇上網(wǎng)電量的分時電價權(quán)重。由于不同國家或地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)、社會需求、環(huán)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(guī)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(jīng)濟、政策特點來設置權(quán)重，才能達到預期的目的。2）需要充分利用電池儲能系統(tǒng)的功能。該評價標準中假設了電池儲能系統(tǒng)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(tǒng)潛在的電網(wǎng)能源調(diào)度（調(diào)功、調(diào)頻）能力，今后需要充分利用電池儲能系統(tǒng)的功能。3）在制定加權(quán)度電成本評價指標時，需要明確電池儲能系統(tǒng)的調(diào)度規(guī)則，否則，可能出現(xiàn)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(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量較小，不會受到電網(wǎng)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(tǒng)的功能的。但實際上，運維方為了獲得更好的經(jīng)濟效益，會傾向于“利用電池儲能系統(tǒng)存儲峰時電能，留待平時輸出上網(wǎng)”的調(diào)度策略。

3.4光伏組件串聯(lián)數(shù)的計算

根據(jù)前文的分析，基于最新標準IEC62738-2018中的公式，采用本文的優(yōu)化方法計算光伏組件串聯(lián)數(shù)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(jié)果進行綜合考慮后，可得到光伏組件串聯(lián)數(shù)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(huán)境溫度情況計算，利用PVsyst軟件可計算得到光伏組件串聯(lián)數(shù)N為25～27塊。從以上的結(jié)果可以看出，采用優(yōu)化計算得到的單串光伏組串最大可串聯(lián)的光伏組件數(shù)提高了14.8%，即同樣長度的電纜可接入的光伏組件數(shù)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(yōu)化設計可節(jié)省大量電纜，度電成本也將隨之降低。

結(jié)束語

通用質(zhì)量特性水平直接影響平準化度電成本，將提升通用質(zhì)量特性的收益直接體現(xiàn)在平準化度電成本上，有利于風電產(chǎn)品的良性競爭，避免“劣幣驅(qū)逐良幣”的怪象，從而實現(xiàn)整個行業(yè)的健康發(fā)展。本文建立了通用質(zhì)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(jù)通用質(zhì)量特性數(shù)據(jù)求得了對應機組壽命期內(nèi)的平準化度電成本，實現(xiàn)了二者之間的轉(zhuǎn)化，為業(yè)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(jù)。

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