风电及光伏项目度电成本影响因素及控制措施

顾长利

摘 要：平准化度电成本（LevelizedCostofElectricity，LCOE）是评价风电机组经济性和竞争力的重要指标。通用质量特性是机组质量特性的概括性描述，一般包括可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性（简称“六性”）。风电机组寿命期内的经济性评估必然与机组质量特性密切相关，通俗地讲，风电机组通用质量特性越高，寿命期内故障率越低，机组无故障运行时间越长，其LCOE也就越低。本文通过对LCOE和机组通用质量特性的分析，尝试将LCOE的影响因素与机组通用质量特性建立对应关系，通过对机组通用质量特性统计数据的分析来表达机组寿命期内的LCOE水平。

关键词：风电;光伏;度电成本;影响因素

引言

随着国家促进新能源发展政策的进一步加强，以及国际上光伏行业竞争的日益激烈，对光伏电站的设计及其所采用设备的要求越来越高。光伏电站若要降低度电成本（LCOE），一方面需要降低前端发电设备的造价，如降低光伏组件及逆变器的成本，以此推动光伏行业的发展已势在必行，但同时这一降本空间将越来越小;另一方面，需要對光伏电站的设计方案进行深度优化，从光伏电站设计的精细化、定制化出发来降低光伏电站的度电成本。此前，一个标准化设计方案用于多个光伏电站的方式已经不能满足当前光伏行业发展的需求。

1光伏电站建设及度电成本预测分析

该研究将影响光伏度电成本的因素归纳为投资成本与发电效率两大类，其中投资成本主要由核心组件、其他设备及管理融资等组成，发电效率则主要通过年平均发电小时数体现。设立低等、中等、高等3种情景模式。其中，低等情景的主要影响因素为建设成本，中等情景的主要影响因素为年平均发电小时数，高等情景则是在中等情景的基础上增加政府干预因素。最后，基于LCOE模型，分别计算3种情景模式下湖北省未来的新能源度电成本，并量化分析新能源度电成本下降过程中各影响因素的绝对贡献率。2025年与2030年湖北省光伏电站建设与度电成本在低等情景模式下的预测值与2019年对比情况如表3所示。光伏电站建设的审批流程复杂，建设周期长，建设成本的变化对光伏度电成本的下降至关重要。由表3可知，在低等情景模式下，光伏电站建设成本（包括融资成本，下同）的逐年降低有效驱动了光伏度电成本的持续下降。根据测算结果，在假设建设成本由2019年的4.45元/W分别降至2025年的3.83元/W与2030年的3.60元/W时，光伏度电成本将由2019年的0.48元/（kW·h）分别降至2025年的0.42元/（kW·h）与2030年的0.39元/（kW·h），降幅分别为7.60%和12.59%，即建设成本每下降1.00元/W，度电成本将同步降低约0.10元/（kW·h）。其中，综合表1数据可知，组件费用占建设成本的比例在40%以上，其他成本虽亦有下降趋势但空间不大，因此组件成本降低将直接带动建设成本下降从而推动度电成本降低。

湖北省2019光伏发电成本以及2025年和2030年光伏发电

2光伏项目成本影响因素

影响光伏度电成本包括很多系统层面的原因：包括组件、逆变器、电缆、汇流箱、变压器的选择等等;同时也包含系统维护方面的因素，比如积灰的及时清理、障碍物的及时清除、故障的及时维护等等;另外，由于系统并网也受电网的影响，因此，电网质量、调度需求等也会影响系统的发电输出。对于光伏项目而言，其度电成本主要会受到多方面的影响，而且每一项都是独立的，每一项的变化都会对光伏度电成本有所影响。因此，在了解每一个方面的时候，都必须要先假设其余思想没有发生变化。比如，就先研究装机成本对度电成本影响时，假如固定使用某一数值，然后计算在不同成本下度电的成本，进而来分析装机成。

3风电及光伏项目度电成本控制措施

3.1双面发电技术的应用

许多新推出的光伏组件均具有双面发电功能，能够有效提高光伏阵列的直流转换效率。但是针对项目环境所涉及的地面反射率及地面反射率对光伏发电量提升的研究还不够深刻。比如，地面反射率的评估与测定、地面反射率的季节性变化、光伏发电项目长期运行对于地面反射率的影响（由于光伏组件遮挡导致的地面温度、蒸发量等因素对于植被的影响），以及维护地面反射率对光伏发电项目运维成本产生的影响等。目前，双面光伏组件对于光伏发电系统发电量的有利作用，尤其是可以精确量化的且能够可靠支持加权度电成本评价指标分析的数据还不够充分。

3.2根据LCOE进行设备选型

光伏系统的设计最重要的工作就是设备的选型，从2015年开始光伏技术的升级换代进入快速道，从光伏电池技术而言，已从当初的16.5提升到了20%，甚至21%，度电效率也提升到了99%以上。大家知道采用高效的设备有利于提升电站的发电量，降低度电成本，所以这就要求在光伏设计的时候，怎么样才能做到只选对的不选贵的。在设备选型这一块大家比较关心的就是这四类设备，一是组件，二是逆变器，三是支架，四是电缆。

3.3加权度电成本评价指标的进一步完善

该光伏电站IPP项目提出的加权度电成本评价指标也存在部分值得商榷的问题，比如需要合理选择上网电量的分时电价权重、充分利用电池储能系统的功能，以及明确电池储能系统的调度规则。1）需要合理选择上网电量的分时电价权重。由于不同国家或地区的能源结构、社会需求、环境资源存在差异，实际实行的分时电价有着显著的地域性和时效性。在光伏电站的规划设计中，需要科学、合理地针对项目所在地的各种自然、社会、技术、经济、政策特点来设置权重，才能达到预期的目的。2）需要充分利用电池储能系统的功能。该评价标准中假设了电池储能系统仅用于光伏电站自身输出功率的削峰填谷，未考虑电池储能系统潜在的电网能源调度（调功、调频）能力，今后需要充分利用电池储能系统的功能。3）在制定加权度电成本评价指标时，需要明确电池储能系统的调度规则，否则，可能出现完全违背指标制定者初衷的情况。比如，假定预测某日光伏发电系统的发电量较小，不会受到电网限制功率的限制，按照这一假定，光伏电站运维方是不需要利用电池储能系统的功能的。但实际上，运维方为了获得更好的经济效益，会倾向于“利用电池储能系统存储峰时电能，留待平时输出上网”的调度策略。

3.4光伏组件串联数的计算

根据前文的分析，基于最新标准IEC62738-2018中的公式，采用本文的优化方法计算光伏组件串联数N，可以得到N值的3个范围，即N≤1500/47.72=31.4、N≥880/31.29=28.12、N≤1300/39.57=32.85。对这3个结果进行综合考虑后，可得到光伏组件串联数N为29～31块。而在同等条件下，若采用GB50797-2012或IEC62548-2016要求的极端环境温度情况计算，利用PVsyst软件可计算得到光伏组件串联数N为25～27块。从以上的结果可以看出，采用优化计算得到的单串光伏组串最大可串联的光伏组件数提高了14.8%，即同样长度的电缆可接入的光伏组件数增加了14.8%，因此在光伏电站总装机容量不变的情况下，本优化设计可节省大量电缆，度电成本也将随之降低。

结束语

通用质量特性水平直接影响平准化度电成本，将提升通用质量特性的收益直接体现在平准化度电成本上，有利于风电产品的良性竞争，避免“劣币驱逐良币”的怪象，从而实现整个行业的健康发展。本文建立了通用质量特性与平准化度电成本之间的模型，并以某风电场为例，根据通用质量特性数据求得了对应机组寿命期内的平准化度电成本，实现了二者之间的转化，为业主测算风电机组的平准化度电成本并进行机组选型提供了参考依据。

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