編者按:近日,業(yè)內(nèi)人士指出,電價、“光伏+儲能”模式、售電市場這三大要素將直接影響光伏項目的平價上網(wǎng)。
光伏項目的平價上網(wǎng),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(wǎng)能獲得合理的經(jīng)濟收益。我國的電價分上網(wǎng)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(wǎng)。對于地面電站項目,對標的是上網(wǎng)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(wǎng)能獲得合理收益,即實現(xiàn)了平價上網(wǎng)。
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(wǎng)”。
光伏度電成本的影響因素:現(xiàn)階段討論的平價上網(wǎng),主要是地面光伏電站以“脫硫煤標桿電價”并網(wǎng)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(chǎn)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(zhuǎn)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(jīng)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(zhuǎn)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(jīng)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(jīng)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(nèi)光伏平價上網(wǎng)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(cè)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(cè)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(nèi)硅料產(chǎn)能大規(guī)模的投產(chǎn),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(zhì)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(gòu)、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(zhuǎn)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。