2014 年想必是中國光伏市場大發(fā)展之年,也是考驗光伏開發(fā)商生存能力之年。筆者認為,只要牢牢把握住光伏項目5 要素:政策、質量、安全、成本和能效,就能夠立于不敗之地。享受和執(zhí)行政策以及投融資方面的風險和對策已經廣泛討論過,本文重點從質量、安全、成本和能效四個方面來討論如何有效控制光伏發(fā)電系統(tǒng),使光伏發(fā)電系統(tǒng)收益最大化。據(jù)悉,相關培訓也已展開,光伏企業(yè)應給予關注。
從 2014 年開始,國家對大型光伏電站將實行分資源區(qū)的不同上網標桿電價,將此前實行的全國統(tǒng)一上網標桿電價1 元/kWh 分別調整到0.9 元/kWh(Ⅰ類區(qū))、0.95 元/kWh(Ⅱ類區(qū))和1.0 元/kWh(Ⅲ類區(qū)),同時對于分布式光伏發(fā)電的激勵政策從初投資補貼轉為度電補貼(0.42 元/kWh),這就更加要求光伏系統(tǒng)不但要有低成本,還必須注重質量和發(fā)電效率,使光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益最大化。為達此目的,以下5 點非常重要:1)研究并用好現(xiàn)行國家政策,規(guī)避建設、并網、運營等操作層面的風險;2)嚴格控制光伏系統(tǒng)部件和工程質量;3)重視光伏系統(tǒng)的安全,避免發(fā)生災難性事故;4)在保證質量前提下降低光伏系統(tǒng)的建設成本、運營成本和發(fā)電成本;5)通過精細化設計,提高光伏系統(tǒng)性能指數(shù)(PR)。
嚴格控制光伏系統(tǒng)質量
光伏系統(tǒng)質量的好壞主要取決于部件質量和工程建設質量,判斷部件質量和工程建設質量的依據(jù)則是看其是否符合或滿足相關技術標準的要求。當前已經發(fā)布的與光伏系統(tǒng)和部件有關的技術標準包括光伏組件、平衡部件(逆變器、控制器、蓄電池等)、獨立光伏系統(tǒng)、并網光伏系統(tǒng)、大型光伏電站、建筑光伏、太陽跟蹤器、光伏水泵等40幾個。有了技術標準或某產品已經通過了第三方檢測,并不能代表所有產品都能夠符合質量要求。為了保證所有該型號的產品都能達到標準要求的質量,則還需要對該產品的生產全過程以及制造商的生產管理進行認證。
光伏組件、逆變器以及蓄電池都不是一般消費型產品,使用壽命長達幾年,甚至幾十年,但從外觀和即時檢測都無法判斷其長期的可靠性。開發(fā)商為了確保光伏產品和部件的質量和長期可靠性,可以通過如下幾項措施:1) 最基本的是要求廠家提供具有權威性的檢測和認證報告,以保證送檢產品的技術性能符合技術標準且通過了第三方的檢測,并且批量生產的產品與送檢產品按照同一標準生產;2) 為了保證光伏部件的長期可靠性和質量的長期穩(wěn)定性,可以要求廠家提供產品質量保險,這是一種降低開發(fā)商風險的趨勢;3) 如果產品不能提供質量保險,則可以聘請有經驗的第三方實施產品監(jiān)造,且在產品交貨前,對該批次產品進行抽檢;4) 鑒于光伏組件和逆變器都不是短期消費品,在現(xiàn)場運行一年后需要再次抽檢,“嬰兒期”失效率應在合同約定范圍內。
除了產品和部件質量,光伏工程的設計和建設也非常重要。項目開發(fā)商為了確保工程質量也可以委托有資質、有經驗的第三方對工程設計、施工安裝、項目驗收等進行全過程審查和監(jiān)管。目前國內已經有這樣的服務,且收取的服務費相當?shù)土?,相信這樣的服務能夠對保證光伏系統(tǒng)的質量起到關鍵作用,對于開發(fā)商來講堪稱是一項增值服務。光伏工程的驗收除了需要進行投運驗收外,也需要在光伏系統(tǒng)運行一年后進行后評估,電站的評價指標應當以“性能指數(shù)”(PR)為準。
保證光伏系統(tǒng)的安全性
安全性是光伏系統(tǒng)質量最重要的組成部分。光伏系統(tǒng)的安全包括:建筑安全、電網安全、防電擊、系統(tǒng)抗風、防雷擊、防火和防電弧、防盜、防沙暴等。建筑安全包括建筑載荷、防滲漏、不破壞保溫層和建筑消防,建筑安全性評估需要專業(yè)部門進行,與建筑結合的分布式光伏在建設前應當首先通過建筑安全性評估。極絕緣破損就會產生并聯(lián)回路電弧,而對地絕緣的破壞則會產生對地電弧,因此如果電纜、連接器件、接觸器、斷路器的質量有問題或者工程安裝不認真都有可能發(fā)生電弧并引起火災。
目前還沒有國際統(tǒng)一的電弧檢測標準,也不能用常規(guī)電流和電壓的檢測來判斷是否發(fā)生了電弧,電弧發(fā)生時會產生弧光和輻射,國內外正在根據(jù)這一特點研究檢測辦法。為了避免發(fā)生串聯(lián)回路電弧,最重要的是安裝質量,每個連結點必須牢固連結。
系統(tǒng)抗風需要根據(jù)當?shù)?0年內最大風速進行設計,但需要在方陣安裝傾角、全年發(fā)電量、建筑載荷、占地、陰影遮擋等多種因素間進行優(yōu)化和平衡,例如方陣傾角與風載荷直接相關,為了使全年發(fā)電量最大而設計的方陣傾角,有可能需要承受更大的風載荷,從而要求更大的配重,而這樣的配重恰恰超過了建筑能夠承受的最大載荷,這就需要改變方針傾角,以適應建筑載荷;再比如,高的傾角需要更大的占地,而占地增加了成本,有時屋面面積有限,不允許方陣間有更大的間距,因此方陣抗風設計需要因地制宜。
合理降低光伏發(fā)電成本
光伏系統(tǒng)的成本直接影響最終收益,成本包括建設成本,運行維護成本和最終的發(fā)電成本。目前光伏系統(tǒng)的合理建設成本大約為 9 元/Wp,大型光伏電站雖然具有規(guī)模效應,但土建工程和站內升壓站的成本都相對較高;而分布式光伏的規(guī)模雖小,設備成本要相對高一些,但在土建施工和接網系統(tǒng)的費用相對較低,因此大型光伏電站和建筑光伏的初投資實際上相差無幾。
目前光伏系統(tǒng)的合理建設成本大約為 9 元/Wp,大型光伏電站雖然具有規(guī)模效應,但土建工程和站內升壓站的成本都相對較高;而分布式光伏的規(guī)模雖小,設備成本要相對高一些,但在土建施工和接網系統(tǒng)的費用相對較低,因此大型光伏電站和建筑光伏的初投資實際上相差無幾。 10MW 大型光伏電站和1MW 分布式建筑光伏的典型概算如下:
從概算分項比例可以看出,光伏組件大約占總投資的 49%,逆變器及其它電氣設備大約占10%,電纜和支架各占大約10%,這幾個分項所占比例較高,還有一定降價空間,光伏建設投資有可能做到8 元/Wp。按照正常設計,目前光伏系統(tǒng)的建設投資幾乎不可能降到8 元/Wp 以下,但對于一些特殊應用,則還有降價的空間。例如,對于3-5kW 戶用并網光伏,一般需要10-20 塊光伏組件,如果采用直接并網型的交流光伏組件(AC Module,或微型逆變器),則不再需要匯流箱、交直流配電和單獨的逆變器,也不需要直流電纜,安裝工程也變得非常簡單,因此建設投資可以下降到7 元/Wp。
光伏發(fā)電屬于固態(tài)發(fā)電,無論是光伏組件還是逆變器工作時都處于靜態(tài),沒有轉動部件,也不需要補充燃料,如果部件質量過關,維修非常簡單,可以做到無人值守。對于大型光伏電站,年運行維護費用一般在1%左右,對于分布式建筑光伏,一般不超過2%。國外很多光伏系統(tǒng)都屬于無人值守運行,光伏方陣的清潔主要靠風、雨自潔。中國的大氣條件和環(huán)境不同于國外,無論是西部荒漠地帶還是東部城市,都不能依靠風、雨自潔。有報道稱塵土和污漬的遮擋損失依據(jù)嚴重程度大約在2%-10%,嚴重的甚至超過20%。清潔10MW光伏電站,只要能夠提高2%的發(fā)電量,即可多發(fā)約30 萬kWh,凈收益大約30 萬元。