光伏度電成本與國(guó)家光伏補(bǔ)貼的下降之路

　　現(xiàn)階段，光伏項(xiàng)目必須依靠補(bǔ)貼才能實(shí)現(xiàn)盈利。究其原因，一是由于前期成本還比較高， 目前約為8000元/kWh，高于火電4000元/kW的成本；二是由于其年滿發(fā)小時(shí)數(shù)低，根據(jù)資源的不同，全國(guó)各地大約在1000~1800h之間，遠(yuǎn)低于2014年火電全國(guó)平均4706h的利用小時(shí)數(shù)。雖然前期投資高、發(fā)電小時(shí)數(shù)低，但相對(duì)于火電，運(yùn)營(yíng)成本低是光伏最大的優(yōu)勢(shì)。

　　光伏發(fā)展這么多年，光伏人孜孜以求的，就是讓光伏電力實(shí)現(xiàn)“平價(jià)上網(wǎng)”。讓光伏電力從昂貴的有高補(bǔ)貼電價(jià)逐漸走向平民化的電價(jià)。要實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，只能從上述的“降前期投資”和“提高發(fā)電小時(shí)數(shù)”兩個(gè)角度著手。

　　一、前期投資成本的降低

　　從2007年開始，光伏項(xiàng)目的前期投資成本大幅降低，主要是從兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)的：技術(shù)提高與規(guī)模化。

　?。标P(guān)鍵設(shè)備技術(shù)提高

　　光伏電站最關(guān)鍵的設(shè)備就是光伏組件和逆變器了，從2007年開始，我深刻感受到這兩個(gè)核心設(shè)備的技術(shù)提高之路。

　　1）光伏組件轉(zhuǎn)化效率的提高

　　從上表可以看出，在6年的時(shí)間里，光伏組件的轉(zhuǎn)化效率從14.1%提高到15.9%，1MW發(fā)電單元中光伏方陣的數(shù)量大約可以減少12%。隨之而來，匯流箱、直流電纜、支架、基礎(chǔ)等配套設(shè)備的用量都會(huì)隨之減少，光伏電站的BOS成本（光伏電站場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)除光伏組件以外其他設(shè)備的成本）下降約4%。

　　2015年年初，能源局提出的領(lǐng)跑者計(jì)劃中，單晶硅組件轉(zhuǎn)化效率為17%以上，多晶硅組件轉(zhuǎn)化效率為16.5%以上。天合也推出轉(zhuǎn)化效率為19.83%的多晶硅組件和20.48%的單晶硅組件，雖然目前只是樣品階段，但整個(gè)行業(yè)由于光伏組件效率提升帶來的光伏電站成本降低可以期待。

　　2）光伏組件工藝的改進(jìn)

　　除了硅片本身轉(zhuǎn)化效率的提高，很多廠家也從制造工藝上動(dòng)腦筋。今年的SNEC會(huì)上，看到很多組件廠家推出了4柵線、5柵線的高效電池。由于銀柵線對(duì)電池片的遮擋更加均勻，因此在硅片相同的情況下，整個(gè)光伏組件的輸出功率提高。除了多柵線電池以外，有的廠家也推出了背電極電池。

　　4柵線、5柵線及背電極電池，通過對(duì)組件工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了在硅片效率不變的情況下組件效率的大幅提高。其對(duì)光伏項(xiàng)目成本下降的意義，與硅片效率提高相當(dāng)。

　　3）逆變器的單機(jī)規(guī)模變大

　　從2007年以來，逆變器的單機(jī)規(guī)模不斷變大。從最早的250kW到500kW占主流；再后來，很多廠家推出了1MW集裝箱式逆變器；SNEC會(huì)上，甚至出現(xiàn)了3.2MW配電柜、逆變器、箱變一體的集裝箱。

　　單機(jī)功率做得大，直接的好處是每瓦的成本低，占地面積小，安裝成本低。集裝箱式逆變器的出現(xiàn)，整體造價(jià)與逆變房保持基本相同，但由于省去了修建逆變房的工序，大大節(jié)省了工期，從而降低項(xiàng)目的施工成本。

　　4）逆變器最大開路電壓的提升

　　2007年的逆變器，最大開路電壓為880V。因此，如果采用60片的光伏組件，最常用的設(shè)計(jì)方案就是每個(gè)組串20塊組件。現(xiàn)在，逆變器的最大開路電壓都是1000V，常用的設(shè)計(jì)方案是每個(gè)組串22塊組件。這一改進(jìn)帶來的直接變化就是：組串輸出電壓升高，線損降低；每個(gè)組串的組件多了10%，相同規(guī)模的光伏電站組串個(gè)數(shù)就會(huì)降低10%，匯流箱、直流電纜的用量也可以降低10%左右，投資成本降低。

　　SNEC展會(huì)上，有的廠家甚至展示了直流輸入1500V的光伏逆變器，交流輸出可以提高到540V。但業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為：由于電壓提高，相同功率下電流降低，因此可提高單機(jī)功率密度和單機(jī)效率，單瓦成本降低。然而，高電壓對(duì)系統(tǒng)其它設(shè)備的要求也比較高，耐壓1500V的組件、光伏電纜、接頭、直流開關(guān)，因此相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)來說，成本并沒有下降，但風(fēng)險(xiǎn)卻增加了。一是安全方面，1500V直流比1000V危險(xiǎn)系統(tǒng)大了一倍以上；二是組件失效風(fēng)險(xiǎn)，串聯(lián)的組件總功率是由最少的一塊來決定的，對(duì)組件的一致性要求更高。因此，1000V在現(xiàn)階段可能是更合適的電壓水平。

　?。苍O(shè)備的規(guī)?；a(chǎn)

　　2007年時(shí)，全國(guó)當(dāng)年新增的光伏裝機(jī)容量只有20MW； 2013年為12918MW，2014年為10600MW，分別為2007年的650倍和530倍。2015年的規(guī)劃為20GW，將達(dá)到2007年的1000倍！

年裝機(jī)規(guī)模的增長(zhǎng)，使大量相關(guān)廠家進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，光伏設(shè)備因規(guī)?；?yīng)和充分競(jìng)爭(zhēng)而快速降低。

　?。吃O(shè)計(jì)水平的提高

　　1）基礎(chǔ)的變化

　　我剛做光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)，支架基礎(chǔ)都采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)料、造價(jià)高。如今，大家更多的采用水泥灌注樁、螺旋鋼樁等，大大降低了基礎(chǔ)的費(fèi)用。

　　2）光伏組件逆變器的配比

　　我最早做的光伏電站，主要集中在青海。那時(shí)，大家在討論，500kW的光伏組件是不是要接入630kW的逆變器中，因?yàn)楦咴貐^(qū)逆變器要降容使用。第一次做內(nèi)蒙光伏電站項(xiàng)目評(píng)審時(shí)，因?yàn)槲以O(shè)計(jì)將1.08MW的光伏組件接入2臺(tái)500kW的逆變器中，跟評(píng)審專家解釋了很長(zhǎng)時(shí)間，做了一大堆的數(shù)據(jù)計(jì)算，最后勉強(qiáng)同意。

　　從去年開始，業(yè)內(nèi)對(duì)“光伏組件容量：逆變器容量”取1.2~1.4之間，已經(jīng)非常認(rèn)可。原因很簡(jiǎn)單，由于輻照度達(dá)到1000W/m2的機(jī)會(huì)極少，且光伏系統(tǒng)效率在80%左右，按1:1的比例，逆變器滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間微乎其微。光伏組件多裝點(diǎn)，逆變器的利用率還會(huì)高一些。

　　如果光伏組件和逆變器按1.2的比例安裝，相當(dāng)于光伏電站從逆變器開始，電氣設(shè)備投資節(jié)省了20%。

　　綜上所述，由于關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)提高、規(guī)模化效應(yīng)、設(shè)計(jì)水平不斷提升等原因，光伏電站的造價(jià)不斷下降。下表為2007年~2014年，光伏電站造價(jià)的變化情況。

　　二、滿發(fā)小時(shí)數(shù)的提升

　　由于光伏電站的滿發(fā)小時(shí)數(shù)是由太陽能資源和系統(tǒng)效率共同決定，太陽能資源是無法改變的，那我們只能來不斷提高系統(tǒng)效率。

　?。蹦孀兤鞯募夹g(shù)革命

　　2007年~2012年之間，規(guī)?；夥娬纠?，逆變器絕對(duì)是集中式的天下，投資商們并沒有其他的選擇。

　　2012年之后，華為攜組串式逆變器橫空出世。組串式逆變器多路MPPT的精準(zhǔn)跟蹤，讓相同裝機(jī)容量的光伏電站，能多發(fā)3%~8%的電量，雖然造價(jià)略微提高，但度電成本一定程度降低。

　　2014年開始，集散式逆變器開始嶄露頭角。集散式逆變器通過提供一體化解決方案，既可以多路MPPT精準(zhǔn)跟蹤，又能保證電能質(zhì)量；同時(shí)，通過在控制器（匯流箱）側(cè)對(duì)電壓的提升，大大降低了光伏電站內(nèi)數(shù)量最大的直流電纜的線損。多路MPPT精準(zhǔn)跟蹤、直流線損降低、投資與集中式基本相同。因此，相對(duì)于最初的集中式，由于集散式逆變器的發(fā)電量提高而投資基本不大，度電成本肯定會(huì)較大幅度降低。

　?。仓Ъ苄问降淖兓?/p>

　　早期的光伏電站，基本都是固定式的。2009年一期特許權(quán)招標(biāo)的甘肅酒泉電站采用了單軸跟蹤，但至今跟蹤式支架仍主要停留在示范階段。究其原因，一是我國(guó)的大型電站主要在風(fēng)沙大的西北地區(qū)，惡劣的自然環(huán)境對(duì)跟蹤系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)備損傷很大，成為故障多發(fā)部件；二是隨著光伏系統(tǒng)造價(jià)的下降，采用跟蹤系統(tǒng)時(shí)投資增加的百分比由2009年的3~6%增加到現(xiàn)在的10~20%，在理論發(fā)電量提高15~25%的情況下，增加部分投資的收益不明顯。而另外一種形式，固定可調(diào)式支架被廣泛使用。

　　固定可調(diào)式支架，雖然只能提高3~5%的發(fā)電量，但由于其可靠性好，基本不增加投資，而得到越來越多投資商的青睞。

　?。彻夥M件的布置

　　我最早做光伏電站設(shè)計(jì)，就是照貓畫虎，光伏組件就是橫向布置；但在后來的工程實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)豎向布置非常便于安裝，而且可以節(jié)省一道支架橫梁。于是，從2009年底開始，我所有的方案都是按光伏組件豎向布置設(shè)計(jì)的。直到2013年研究了光伏組件的內(nèi)部構(gòu)造后，開始堅(jiān)定的推行光伏組件橫向布置的方案。

橫向布置方案雖然安裝起來比較麻煩、且增加少量投資，但通過減少早晚陰影遮擋造成的發(fā)電量損失，可以提高電站的發(fā)電量。整體算下來，還是非常劃算的。

　?。催\(yùn)維水平的提高

　　隨著裝機(jī)規(guī)模的增加，光伏電站的運(yùn)維日益得到重視。我是從智能監(jiān)控和電站清洗兩方面，最直接的體會(huì)到運(yùn)維水平提高。

　　最早的電站清洗，基本都是靠人工；而現(xiàn)在，機(jī)械清洗已經(jīng)逐漸替代人工清洗，機(jī)器人清洗也不是新鮮事物。在風(fēng)沙大的西部地區(qū)，清洗及時(shí)可以帶來5%左右的發(fā)電量提高。

　　前一段時(shí)間做了一個(gè)電站的后評(píng)估。從電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，我可以看到匯流箱每個(gè)支路的電流，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出組串之間的不匹配度，也可以一目了然的發(fā)現(xiàn)哪個(gè)組串有問題。

　　而在以前，我們智能從逆變器上讀取約100個(gè)組串的累計(jì)數(shù)據(jù)，所有的問題都是黑匣子，根本無法判斷是否有問題、問題出在哪里。智能監(jiān)控讓電站運(yùn)維更加精準(zhǔn)化，從而可以準(zhǔn)確定位、快速解決問題，減少發(fā)電量的損失，提高電站的系統(tǒng)效率。

　　三、光伏補(bǔ)貼的歷程

　　先用一張圖來說明一下，我國(guó)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼歷程。

　　截止2014年底，所有的光伏項(xiàng)目在壽命周期內(nèi)，累計(jì)的補(bǔ)貼金額總計(jì)為5478億元。

　　按照國(guó)家規(guī)劃，2015~2020年每年增加20GW的光伏項(xiàng)目。如果按照分布式、地面電站各10GW考慮。則每年的補(bǔ)貼金額為：

　　分布式項(xiàng)目滿發(fā)小時(shí)數(shù)按1200h、補(bǔ)貼0.42元/kWh考慮，大約需要50億元/年的補(bǔ)貼；地面電站滿發(fā)小時(shí)數(shù)按1500h、補(bǔ)貼0.6元/kWh考慮，大約需要90億元/年的補(bǔ)貼；累計(jì)年補(bǔ)貼額為140億元/年。