2020年我國將實現(xiàn)光伏用戶側的平價上網(wǎng)

　　國家能源局新能源與可再生能源司副司長梁志鵬及處長董秀芬在不同場合均說明：到2020年，實現(xiàn)用戶側的平價上網(wǎng)；到2025年，實現(xiàn)發(fā)電側的平價上網(wǎng)。唯有能滿足平價上網(wǎng)的低成本、高產(chǎn)出、高質量的電站才能獲得市場機會，跑贏這場新能源大賽。

　　誰來吹響號角

　　氣候和環(huán)境惡化始終催促著新能源和可再生能源革命的進程，而新能源和可再生能源的革命的進程是依靠技術的進步和成本的下降。以當前新能源之光伏的發(fā)展狀況，“平價上網(wǎng)”又一直在倒逼成本的下降，多年來系統(tǒng)成本的下降是被明確要求和預測的!國家能源局新能源與可再生能源司副司長梁志鵬及處長董秀芬在不同場合均說明：到2020年，實現(xiàn)用戶側的平價上網(wǎng)；到2025年，實現(xiàn)發(fā)電側的平價上網(wǎng)。唯有能滿足平價上網(wǎng)的低成本、高產(chǎn)出、高質量的電站才能獲得市場機會，跑贏這場新能源大賽。

　　無論是“領跑者”計劃的正面激勵，還是補貼逐年下調、競價上網(wǎng)的反面刺激，宏觀市場都已吹響了2020年平價上網(wǎng)的號角。

　　面對降成本的硬指標，要么新技術能物美價廉，要么就提高系統(tǒng)效率且不增加或降低系統(tǒng)造價，增加發(fā)電量。因為只有提高了系統(tǒng)效率，且降低了系統(tǒng)成本，一個電站的度電成本才能下降，才能實現(xiàn)有效的降成本。筆者認為，唯有以打造一個“多快好省”的光伏電站的思想出發(fā)，才能真正有效迎接市場的需求。多，就是要多發(fā)電，系統(tǒng)效率要高；快，就是要技術快實現(xiàn)，能很快在系統(tǒng)中使用，白貓黑貓，先選能抓老鼠的貓；好，就是要質量好，LCOE能經(jīng)得起市場和時間的考驗；省，就是要成本低，能有效降低系統(tǒng)成本。

　　反觀現(xiàn)有的技術路線，技術的進步包含著組件的效率提升、雙面及雙玻發(fā)電組件的應用(以英利、天合光能等為代表)、1500V系統(tǒng)的組件、逆變器及對應的電氣設備的應用、鋁合金電纜的應用、單晶硅組件的性能提升、薄膜組件的性能提升及自清潔玻璃膜(萊恩創(chuàng)科)等等，由于市場認知及價格問題，需要一定的時間來接受這些技術，都還未能在目前階段稱為“多快好省”的典范，而唯有1100V系統(tǒng)，在現(xiàn)有階段就能成為這吹響平價上網(wǎng)的第一號角，而其他新技術的應用成為。其優(yōu)點在于：

　　電壓升級降低系統(tǒng)成本

　　根據(jù)電力學最基本公式P(電功率)=U(電壓)*I(電流)，當功率一定的情況下，電壓提升N倍，電流將下降到1/N。在電力傳輸過程中所涉及的線纜功率損耗、功率部件成本和配電部件成本在電流下降后都會跟著下降，電壓越高，損耗越小。

　　1100V系統(tǒng)比1000V系統(tǒng)電壓提高了1.1倍，直流側輸入電壓提高后，光伏組件(以多晶60片電池片計算)的單串數(shù)量從原來的22塊擴充到24塊，子串數(shù)量減少，逆變器、匯流箱以及直流側線纜的用量也隨之減少，且減少的線損還能充分提升輸出電量。簡而言之，就是用的設備少了，發(fā)電量還提升了，可謂有效降低系統(tǒng)成本。

　　1100V系統(tǒng)是將組件單串數(shù)量增加至24塊，組串輸入電壓達到700V~750V，逆變器效率提高0.3~0.4%，而當組串輸入電壓達到720V時，逆變器效率最高。以一個實際的光伏電站實測，24塊相對22塊發(fā)電量提升0.31%，晴天提升0.38%。

　　此外，相比1000V，24塊一串1100V方案線纜用量減少，且1MW子陣線損減少0.08%；24塊一串在地面電站有支架的系統(tǒng)中，支架成本也會對應減少一些。

　　1100V方案已經(jīng)成熟

　　1，電池組件

　　系統(tǒng)電壓對電池組件的影響，主要體現(xiàn)在電池片對組件邊框的電壓上，由于組件邊框都需要接地，那就是對大地的電壓上。

　　如圖1所示，正常運行的系統(tǒng)中，對于浮地系統(tǒng)，電池正/負極對地電壓只有系統(tǒng)電壓50%左右，對于接地系統(tǒng)，電池正/負極對地電壓等于系統(tǒng)電壓。

　　單電池組件在標準條件下開路電壓一般在38V(60 cells)，46V(72 cells)左右，隨著串數(shù)的增加組件電壓不會變化，而組件對大地(邊框)的電壓隨著串數(shù)增加會線性增加。所以系統(tǒng)電壓對于組件的風險主要取決于電池片對邊框的電壓。

　　在IEC標準中跟組件系統(tǒng)電壓相關的，主要有以下參數(shù)的要求：

　　1>IEC61215：主要是一些測試參數(shù)上的改變，例如絕緣耐壓測試、濕漏電測試，背板局部放電測試等；

　　2>IEC61730-1：主要是針對更高等級系統(tǒng)電壓對應的空氣間隙和爬電距離提出了更高要求等，對組件的結構設計提出來了更高的安全要求；

　　3>IEC61730-2：主要是一些安規(guī)測試參數(shù)上的改變，例如絕緣耐壓測試、脈沖電壓測試等；

　　這些電壓參數(shù)的測試主要變更點為電氣安全相關的測試，其他測試如老化、力學測試沒有變化。

　　GBT50797-2012光伏發(fā)電站設計規(guī)范規(guī)定，組串最大接入組件數(shù)量要根據(jù)光伏組件工作條件下的極限低溫。當前根據(jù)歷史最低極限溫度，按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計算，不超過1000V；按照國內西部地區(qū)最低-30℃和常用多晶硅電池板計算，最多22塊串聯(lián)。但實際組件開路電壓要考慮輻照和溫升的影響。

　　當前常規(guī)開路電壓評估方法根據(jù)當?shù)氐淖畹蜆O限溫度，按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計算。實際運行中最低溫度時輻照在100W/m2以下，輻照達到1000W/m2時組件溫升30~40℃，實際組串全天最大開路電壓時，輻照低于1000W/m2、溫度高于歷史極限低溫，而輻照降低，溫度升高都將導致組串開壓降低。所以，修正輻照和溫升后，組件開路電壓較當前主流算法低80V以上。

　　從組件耐壓性考慮，其可靠性和安全性因素包括電池結構(電氣間隙)、背板、接線盒、連接器等。其中組件、接線盒、連接器的電氣間隙和爬電距離相對IEC61215標準有較大富裕。

　　在浮地系統(tǒng)中，當組串的正負極有接地故障，會導致電池組件對地電壓等于系統(tǒng)電壓，目前國內有技術領先的逆變器廠家會實時檢測直流側的對地絕緣情況，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣問題，會將組串進行短路處理，讓系統(tǒng)電壓降到0，消除過電壓和漏電風險。

　　所以系統(tǒng)電壓即使超過1000V(1100V以內)在浮地系統(tǒng)中使用當前的1000V組件并沒有可靠性問題。

　　另外，目前階段無論是含氟背板還是氟碳涂料背板(包括PVF/PET/PVF/PVDF/PET/PVDF PTFE/PET/PTFE等)，其背板材料分為1000V系統(tǒng)和1500系統(tǒng)，而基本上包括中來、眀冠、臺宏、福斯特等背板耐壓實驗數(shù)據(jù)均大于1200V。在1100V系統(tǒng)上，基本上不需要重新研發(fā)就可以使用，但是需要取得對應的認證。

　　目前，國內包括英利、愛康、晶科、中利科技、比亞迪等組件廠商已經(jīng)推出了1100V的系統(tǒng)方案，也推出相對應的1100V組件，后面有更多的組件廠家正在做1100V認證和準備認證中。

　　2，直流線纜

　　光伏直流線纜耐壓參考標準《2Pfg 1169/08.2007 Requrements for cables for use in photovoltaic-system》，可滿足1100V電壓的需求。

　　在標準中有如下的標注：系統(tǒng)的工作電壓可能會永久超過額定電壓的20%。電纜可在電壓值高于額定電壓20%的情況下操作，只要該額定電壓不小于系統(tǒng)的額定電壓。

　　而對于額定電壓，在1000V的定義中如下：

　　交流U0/U 0,6/1 kV(相對地電壓/相對相)1.8千伏直流(導線-導線，非接地系統(tǒng)，非負載條件下電路)。

　　如果在直流系統(tǒng)中使用電纜，兩個導體之間的額定電壓應不得超過電纜額定電壓U的1.5倍值。在單相接地直流系統(tǒng)中，此值應乘以因數(shù)0.5。

　　對于浮地系統(tǒng)來說，額定電壓為0.6/1kV的線纜可支持直流系統(tǒng)電壓在開路時達到1.8kV，在帶載時1.2KV要求，因此，可滿足1100V系統(tǒng)中使用。

　　3,逆變器

　　在逆變器方面，相比1500V系統(tǒng)，1100V系統(tǒng)只是把電壓提升了1.1倍，而且僅在極端低溫下存在這種情況，這對逆變器廠商來說，將開路電壓達到1100V的耐壓，并不是難事。逆變器內部的器件均滿足1100V系統(tǒng)的耐壓要求?？紤]到直流單相接地故障也不能損壞組件，要求使用1000V組件的系統(tǒng)中，逆變器能夠檢測到絕緣故障并能消除高電壓風險。在歐洲和美國的一些主流廠家中，包括SMA、POWERONE、KAKO、GE，國內廠家如華為、陽光等，均已經(jīng)推出了1100V逆變器,而部分美國逆變器廠商推出了1250V系統(tǒng)。

　　可以說1100V方案在降低成本的同時仍可繼續(xù)使用符合現(xiàn)行標準的設備，對應的組件、線纜、逆變器均能夠滿足要求。

　　基于此，1100V方案不需要升級特定的設備，相比1000V方案，初始投資成本進一步降低。經(jīng)過測算，1100V系統(tǒng)24塊一串設計方案，相比1000V系統(tǒng)，初始成本可降低約0.06元/W，同時發(fā)電量提升3%左右(比集中式)，每年增值0.07元/W，100MW 25年增值1.9億。

　　遠有2020實現(xiàn)用戶側平價上網(wǎng)的目標要求，近有成本收益的現(xiàn)實核算，面對降本的現(xiàn)實壓力，光伏行業(yè)的競賽結果終將取決于新技術。從目前來看，1100V系統(tǒng)成本、發(fā)電量優(yōu)于1000V系統(tǒng)，而在產(chǎn)業(yè)鏈配套、核心部件、技術成熟度以及標準規(guī)范上和1000V系統(tǒng)基本保持不變，是現(xiàn)有情況下最佳的理想方案，這也是目前一些大型光伏電站開發(fā)商青睞于1100V系統(tǒng)的原因，也使得1100V系統(tǒng)現(xiàn)階段最有可能取得突破，成為平價上網(wǎng)吹響的第一聲號角。