光伏電站選型設(shè)計(jì)兩個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)

:光伏前期項(xiàng)目開發(fā)完成后，開始進(jìn)入設(shè)計(jì)和實(shí)施階段。隨著國家政策的變化，中大型地面電站補(bǔ)貼逐漸減少，將進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)或者低價(jià)上網(wǎng)階段，光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)成本的控制要求更高。目前光伏系統(tǒng)對(duì)成本和效率的控制有兩種路線，一是高效組件路線，采用大功率組件，減少支架和人工的費(fèi)用；二是組件超配路線，提高組件和逆變器的比例，讓逆變器盡量滿功率輸出，減少逆變器及交流電纜、配電柜、升壓變的費(fèi)用。兩種方案各有優(yōu)勢(shì)，但都不是絕對(duì)的，需要綜合考慮，精心計(jì)算，找到一個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)。

（來源：微信公眾號(hào)“古瑞瓦特”ID：growatt2010）

高效組件路線

相同功率的組件，如果其它條件一樣，發(fā)電量也差不多。但如果同樣的面積安裝相同數(shù)量的組件，使用低效的250W還是高效的320W，系統(tǒng)中的支架、基礎(chǔ)、電纜、人工等初始成本都是相同的，所以高效組件均攤的單瓦投資會(huì)低于低效組件。除了初始成本以外，高效組件還可以降低土地成本。

而隨著電池效率提升，對(duì)于材料品質(zhì)、性能，設(shè)備精度和工藝的要求都大幅提升，這必然會(huì)增加制造的成本。所以高效組件的價(jià)格要比常規(guī)組件的高。為明確高效組件技術(shù)對(duì)度電成本的影響，我們對(duì)功率增益與組件成本變動(dòng)對(duì)度電成本的影響做敏感性測(cè)算。測(cè)算中假設(shè)基礎(chǔ)初始投資（常規(guī)技術(shù)）5元/W，利用小時(shí)數(shù) 1200h。測(cè)算顯示，組件功率每增加5W，組件成本容忍度提升 0.03 元/W。

高效組件技術(shù)的降本邏輯：測(cè)算顯示，60 片組件的功率每提高 15W，彩鋼瓦屋面、普通地面和水泥屋頂電站、山地電站、水面電站，跟蹤支架電站等 BOS 成本分別可節(jié)省 0.05元/W、0.09 元/W、0.12元/W、0.135 元/W、0.15元/W。據(jù)此假設(shè)普通電站所用組件功率每增加5W，系統(tǒng)投資下降 0.03 元/W，以此疊加，則半片、MBB 等高效組件技術(shù) 5~20W 的 功率提升可使系統(tǒng)投資 下降 0.03~0.12 元/W。

綜上所述，彩鋼瓦屋面、普通地面和水泥屋頂電站，如果常規(guī)格組件的價(jià)格比高效組件低0.1元左右，那么使用常規(guī)的組件初始成本要低一點(diǎn)，而在山地電站、水面電站，跟蹤支架電站，支架占比較高，使用高效組件的優(yōu)勢(shì)就比較明顯。所以并不是在所有情況下，使用高效組件都比使用常規(guī)組件投資收益高，追求高效并不是實(shí)現(xiàn)平價(jià)的唯一選擇，要考慮支架成本和土地成本在系統(tǒng)中的比例，如何提高電站的單瓦發(fā)電能力、和組件壽命對(duì)降低成本也同樣重要。

組件超配路線

光伏組件容量和逆變器容量比，習(xí)慣稱為容配比。光伏應(yīng)用早期，系統(tǒng)一般按照1:1的容配比設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，以系統(tǒng)平均化度電成本（Levelized Cost Of Electricity, LCOE）最低為標(biāo)準(zhǔn)衡量系統(tǒng)最優(yōu)，在各種光照條件、組件鋪設(shè)傾斜角度等情況下，達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)的容配比都大于1:1。也就是說，一定程度的提升光伏組件容量，有利于提升系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益，這就是組件超配。

目前在分布式光伏和地面電站，很少有按1：1去容配比去設(shè)計(jì)了，絕大部分都實(shí)行了超配，但合理的容配比設(shè)計(jì)，需要結(jié)合具體項(xiàng)目的情況，綜合考慮，主要影響因素包括輻照度、系統(tǒng)損耗、組件安裝角度等方面。

在超配的情況下，由于受到逆變器額定功率的影響，在組件實(shí)際功率高于逆變器額定功率的時(shí)段內(nèi)，系統(tǒng)將以逆變器額定功率工作；在組件實(shí)際功率小于逆變器額定功率的時(shí)段內(nèi)，系統(tǒng)將以組件實(shí)際功率工作。主動(dòng)超配方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)會(huì)存在部分時(shí)間段內(nèi)處于限發(fā)狀態(tài)，這時(shí)候就會(huì)有電量損失。

這個(gè)平衡點(diǎn)怎么去找，我們先以一個(gè)在二類光照地區(qū)10MW的電站為例，如果按1.4：1的比例去超配，要估算限發(fā)時(shí)間段的功率損失有多大，在二類地區(qū)，天氣晴好的時(shí)候，光伏輸出功率最高可達(dá)組件功率的80～90%，為了估算方便方便，取均值電站最高功率為11.9MW，由于逆變器的最大功率只有10MW，這時(shí)候就會(huì)有1.9MW的電量損失。

如上圖所示，在中午9：00到下午16：00，有7個(gè)小時(shí)的限發(fā)，經(jīng)估算每天電量損失約5000度電，假如每年有100天這樣的天氣，這時(shí)每年損失的電量約有50萬度電，如果每度電價(jià)是0.5元，一年的電費(fèi)損失是25萬元。逆變器按正常有超配應(yīng)該配12MW，1.4超配可以節(jié)省2MW的逆變器和升壓站等，按照目前的價(jià)格，2MW逆變器和匯流箱價(jià)格約為50萬元，2MW升壓站及其電纜配套設(shè)備約為100萬元，超配節(jié)省的錢相當(dāng)于6年的限額電費(fèi)損失。

因此，如果不綜合考慮，超配太多，實(shí)際上也達(dá)不到降低系統(tǒng)平均化度電成本的初衷。逆變器的功能，早已超出最初的電流逆變功能，國內(nèi)領(lǐng)先的逆變器企業(yè)，增設(shè)了電站技術(shù)研發(fā)部門，主要研究方向就是逆變器如何與其它零部件、電站、電網(wǎng)更好地融合，支撐電網(wǎng)。逆變器將從適應(yīng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)到支撐電網(wǎng)，通過信息化、互聯(lián)網(wǎng)＋大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)維方式，全方位、多渠道支撐電站精細(xì)化運(yùn)維管理，最大限度提升電站發(fā)電量，降低運(yùn)維成本。通過過量的超配降低逆變器的費(fèi)用，是很不經(jīng)濟(jì)的行為。

僅從逆變器的特性和減少超配損失出發(fā)，建議組件和逆變器配比如下：在一類光照地區(qū)，按1：1配置，在二類光照地區(qū)，按1.1：1配置，在三類平均日照時(shí)間3.5小時(shí)的光照地區(qū)，按1.2：1配置，在三類平均日照時(shí)間低于3小時(shí)的光照地區(qū)，按1.3：1配置。

總結(jié)

光伏度電成本下降包括兩部分：降低BOS成本和提升25年總發(fā)電量，片面強(qiáng)調(diào)某一方面，必將損失另一方面，往往是得不償失。在使用高效組件時(shí)，要考慮組件價(jià)差和支架之間的平衡；如果是組串超配，要計(jì)算電費(fèi)損失和節(jié)省設(shè)備之間的平衡。

原標(biāo)題:光伏電站選型設(shè)計(jì)兩個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)