兩大因素影響光伏項目的平價上網

　　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(yè)電價、工商業(yè)電價)，不同電價的數(shù)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(yè)電價、工商業(yè)電價。這三類電價相對較高，因此分布式項目更容易實現(xiàn)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(xiàn)了平價上網。

　　其次，光伏出力受太陽能資源影響而不穩(wěn)定，配合儲能系統(tǒng)即可實現(xiàn)出力可控。如果“光伏+儲能”的可控清潔電力價格能與常規(guī)能源相當，則實現(xiàn)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(xiàn)100%的現(xiàn)貨交易，那市場上就不存在穩(wěn)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(xiàn)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(xiàn)。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(fā)電量以及折現(xiàn)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(fā)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(yè)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(xiàn)75%以上的下降。在此推動下，系統(tǒng)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(jù)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。

　　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(tǒng)投資中占比一直在50%上下。

　　光伏系統(tǒng)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(yōu)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(tǒng)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(chuàng)高達387.6W.2019年底，預計315Wp組件可以實現(xiàn)大規(guī)模應用。因此，這會推動BOS成本進一步下降。

　　2. 設計優(yōu)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(yōu)化理念如：1500V系統(tǒng)的應用，超配理念的推廣，優(yōu)化最佳傾角實現(xiàn)經濟最優(yōu)等等。

　　(1)1500V系統(tǒng)的應用

　　在2018年開展的第三批領跑者中，1500V系統(tǒng)得到了廣泛的應用。

　　相對于1000V系統(tǒng)，1500V系統(tǒng)的組件串聯(lián)數(shù)量增加、單個發(fā)電單元規(guī)模增加，就可以降低單瓦成本，主要差異點為樁基礎數(shù)量、直流匯流后的線纜長度、匯流箱數(shù)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(fā)電單元由1MW擴展到2.5MW，實現(xiàn)減少一定的工程量。經過計算，1500V系統(tǒng)相對于1000V系統(tǒng)，僅樁基礎、電纜兩項就可以節(jié)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(tǒng)備受青睞。根據(jù)IHS的統(tǒng)計，大型地面電站匯總，1500V系統(tǒng)的占比逐年快速升高。

　　(2)超配設計理念的推廣

　　組件規(guī)模相對于逆變器超配，即“容配比>1”，能實現(xiàn)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(shù)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(tǒng)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%。

　　當容配比>1時，即組件的標稱功率大于逆變器時，雖然小部分時間會出現(xiàn)限電，但約30%投資的利用率大幅提高，從而降低LCOE。隨著組件價格下降，效率的提升，直流側投資占比日趨下降；增加容配比，提高交流端的利用率，增益更加明顯。

　　(3)經濟最優(yōu)傾角的設計理念

　　在土地成本占比日益增加的情況下，與傳統(tǒng)最佳傾角的設計理念不同，現(xiàn)在的電站設計方案中，更多地采用了“經濟最優(yōu)間距和傾角”設計理念。以山東某項目為例，32°為當?shù)匕l(fā)電量最佳傾角。當降低傾角，發(fā)電量減少，電費收入降低；同時，占地面積減少，土地租金也降低。在項目所在條件下，26°是經濟收益最佳傾角。

　　國外部分土地成本較高的項目，甚至采用了光伏組件“人字形”設計的方案，來降低土地成本，尋求經濟上最優(yōu)的解決方案。

　　除了上述幾個優(yōu)化設計理念之外，智能化的設計軟件得到廣泛的使用，使各種線纜、鋼材的使用量得到更加準確的計算，減少了冗余量，從而節(jié)省了輔材的成本。

　　3. 組件價格下降推動初始投資下降

　　根據(jù)新疆大全2018年的財報，2018年底硅料現(xiàn)金成本、全成本折合人民幣分別約為44.6元/kg和53.3元/kg 。這與目前的硅料80元/kg的售價還有一定的價差。未來，隨著國內硅料產能大規(guī)模的投產，硅料售價還存在一定的下降空間。根據(jù)供需情況、不同企業(yè)的成本來看，未來優(yōu)質硅料的售價應該保持在75元/kg左右。

　　硅片環(huán)節(jié)，薄片化趨勢明顯，單晶組件1kg硅料出片量從58片上升到64片，可以攤低單片硅片的成本。

　　另外，高效應用能明顯攤低組件的封裝成本。隨著電池片價格的降低，封裝成本在組件中的占比越來越高。目前，單塊60片組件的封裝成本、保險及運輸費用合計約為237元/塊，不同效率組件分攤下來的單瓦封裝成本有較大的差異。

　　根據(jù)前文的分析，隨著技術的進步，光伏組件的價格存在一定的下降空間；組件高效化、設計優(yōu)化等，都會帶來系統(tǒng)成本的下降。總的來看，2019年全年系統(tǒng)成本存在0.5元/W左右的下降空間。2018年，僅光伏組件價格就下降了0.8元/W左右。因此，未來初始投資雖然仍有一定的下降空間，但十分有限。未來，LCOE的下降，將主要靠“發(fā)電量提升”來實現(xiàn)。

　　發(fā)電量提升對LCOE降低的推動

　　近期雙面組件、跟蹤支架、智能運維等技術被越來越多地用于提升項目的發(fā)電量。

　　1.雙面組件的應用

　　在第三批領跑者中，雙面組件的應用量約為30%。關于雙面組件對發(fā)電量的提升幅度，第三方認證機構、企業(yè)等做了大量的研究工作。雙面組件對發(fā)電量的提升水平受多種因素的影響。包括：地表反射率、組件離地高度、項目場址坐標等等。根據(jù)各家公布的實證數(shù)據(jù)，在不同的情境下，雙面組件的背面大約能提高5~25%的發(fā)電量。

　　目前，雙面組件的價格比普通組件高約0.1元/W，即投資增加2~3%；如果能提高5%以上的發(fā)電量，則能明顯降低度電成本。

　　2.跟蹤式支架

　　跟蹤支架能夠大幅提高發(fā)電量，直射比越高的地方，發(fā)電量效果提升越明顯。目前，技術最成熟、應用最廣泛的是平單軸跟蹤技術。對第三批領跑者項目采用平單軸跟蹤支架時，發(fā)電量的提升水平進行的理論計算。

　　發(fā)電量提升比例跟直射比存在很好的相關性，在不同地區(qū)，提升幅度均在10%以上。而且，相對于固定式，平單軸跟蹤的占地面積不會明顯增加。根據(jù)國土資源部發(fā)布的《光伏發(fā)電站工程項目用地控制指標》，當采用轉化效率為18%的光伏組件時，根據(jù)不同安裝形式的占地面積，用地控制指標不同。

　　相對于固定式，平單軸的占地面積并沒有明顯增加，在高緯度地區(qū)反而會減少。因此，平單軸跟蹤支架的技術成熟高，能夠提高發(fā)電量10%以上，卻不會明顯增加占地面積。

　　3.智能運維技術

　　早期光伏電站的運維管理水平較低，電站的系統(tǒng)效率僅有70%~80%之間，平均水平約78%左右。隨著越來越多的電站進入運營階段，一系列現(xiàn)代化的技術被運用到電站當中。

　　光伏電站被接入智能運維平臺，通過平臺的大數(shù)據(jù)分析對每個電站進行診斷。如，當灰塵遮擋使電站的發(fā)電量明顯降低時，自動清洗設備就會啟動，及時清洗來降低發(fā)電量的損失；對于電站故障，也能及時發(fā)現(xiàn)、報警，配合無人機巡檢定位，使故障及時排除，減少發(fā)電量損失。

　　因此，智能化監(jiān)控平臺配合智能設備、現(xiàn)代化技術，能明顯提高項目的系統(tǒng)效率。目前，光伏電站的系統(tǒng)效率基本都能達到81%以上。

　　綜上，雙面組件、平單軸跟蹤技術、智能化運維綜合運用，雖然會使項目投資增加15%左右，但是能夠提升發(fā)電量25%以上，可以明顯降低項目的LCOE。

　　通過上述的分析，未來光伏組件價格仍有下降的空間，高效組件、設計優(yōu)化能夠推動初始投資實現(xiàn)進一步降低；跟蹤技術、雙面組件、智能運維能明顯提高發(fā)電量。過去10年里，LCOE主要是通過初始投資不斷下降實現(xiàn)，未來將主要靠發(fā)電量提升來實現(xiàn)。

　　其中，雙面組件、平單軸跟蹤技術、1500V 系統(tǒng)的綜合運用，能夠大幅降低項目的LCOE；就未來2~3年來看，可能是應用比例提升最快的三項技術。