基于设计优化降低光伏电站度电成本

基于设计优化降低光伏电站度电成本

张志薇黄颖

（九州能源有限公司广东广州510000）

摘要：2019年是我国光伏平价上网开启之年，在国家政策的引领和推动下，全行业通过加快技术创新“降本增效”，不断提高项目的可靠性和经济性。通过设计优化进行设备选型等措施，从而降低光伏电站的度电成本（LCOE）；推动智能光伏发展，扩大光伏与农业等产业相结合，加速实现平价上网目标。

关键词：优化设计；光伏电站；设备选型；度电成本（LCOE）；

Reducethecostofphotovoltaicpowerstationbasedondesignoptimization

ZhangZhiwei，HuangYing

KyushuEnergyCo.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong510000

Abstract：2019istheyearwhenChina'sPVparityInternetaccessisopened.Undertheguidanceandpromotionofnationalpolicies，thewholeindustryhascontinuouslyimprovedthereliabilityandeconomyoftheprojectbyacceleratingtechnologicalinnovationtoreducecostsandincreaseefficiency.Throughdesignoptimizationandequipmentselectionandothermeasures，therebyreducingthephotovoltaicpowergenerationcost（LCOE）；promotingthedevelopmentofsmartphotovoltaics，expandingthecombinationofphotovoltaicandagriculturalindustries，andacceleratingtherealizationofparityonlinetargets.

Keywords：optimizeddesign；photovoltaicpowerstation；equipmentselection；electricitycost（LCOE）；

0引言：

随着光伏行业在高速发展，2018年的装机容量是44.1GW。至2018年底，中国光伏市场的累计光伏装机容量达到了174.63GW；“十三五”以来，我国可再生能源规模持续扩大，技术水平不断提高，开发建设成本持续降低。据统计，2017年投产的风电、光伏电站平均建设成本比2012年降低了20%和45%。在可再生能源消纳状况持续好转的环境下，项目的经济性稳步提升，为国家补贴退坡、缓解补贴资金压力创造了有利条件。

2019年1月，国家发改委、能源局发布《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》，开始在全国范围推广无补贴光伏项目，将有效抑制投机性开发商进入光伏装机市场。

光伏要在发电测实现平价上网，必须大幅度降低光伏项目的度电成本。

1光伏发电度电成本的定义（LCOE）：

光伏发电的度电成本是指光伏项目单位上网电量所发生的综合成本，主要包括光伏项目的投资成本、运行维护成本和财务费用。

①投资成本：由光伏项目开发、建设期间的资本投入所形成的成本，主要包括：设备购置费用、建筑工程费用、安装工程费用、前期开发费、土地征用费等费用及项目建设期利息。在项目的运营期内以固定资产折旧形式来体现。

②运行维护成本：是在项目运营寿命期内为保证设备正常运行所发生的维护成本，主要包括：检修费用、备品备件购置费、保险费以及管理费用，同设备性能密切相关。

③财务费用：是由项目建设期间发生的长期贷款以及项目运营期内发生的流动资金贷款所形成的利息成本，主要包括长期和短期贷款利息，与项目的贷款偿还期限以及利率高低密切相关。

LCOE=25年总成本/25年总发电量

2影响光伏度电成本因素

影响光伏度电成本包括很多系统层面的原因：包括组件、逆变器、电缆、汇流箱、变压器的选择等等；同时也包含系统维护方面的因素，比如积灰的及时清理、障碍物的及时清除、故障的及时维护等等；另外，由于系统并网也受电网的影响，因此，电网质量、调度需求等也会影响系统的发电输出。

通过优化设计，从而降低度电成本。

3设计原则

确定设计原则如下：

（1）组件布置按照《光伏发电站设计规范》（GB50797－2012）的要求，在冬至日早上9点至15点之间没有阴影遮挡。

（2）屋顶东南西北四个方向各留出1m的距离作为检修运维通道，同时也兼顾了女儿墙的阴影遮挡。

（3）并网电压分别按10kV和380V进行分析。

4设计根据LCOE进行设备选型

光伏系统的设计最重要的工作就是设备的选型，从2015年开始光伏技术的升级换代进入快速道，从光伏电池技术而言，已从当初的16.5提升到了20%，甚至21%，度电效率也提升到了99%以上。大家知道采用高效的设备有利于提升电站的发电量，降低度电成本，所以这就要求在光伏设计的时候，怎么样才能做到只选对的不选贵的。在设备选型这一块大家比较关心的就是这四类设备，一是组件，二是逆变器，三是支架，四是电缆。这四个设备技术性能的差异也会影响到咱们度电成本的，但是影响到底有多大，我们做了以下分析。

分析方法：

4.1组件

通过数据对比，

组件转换效率的影响土地占用面积和BOS成本；转换效率每提升1%，度电成本（LCOE）降低0.0077元/度；

组件衰减率降低提高发电量收益，首年衰减率每降低1%，度电成本（LCOE）降低0.00026元/度；年衰减率每降低0.1%，度电成本（LCOE）降低0.0021元/度。

组件双面率会提高光伏总发电量；双面率每提升0.1%，度电成本（LCOE）降低0.0017元/度；

温带地区组件温度系数每降低0.1%/℃，度电成本（LCOE）降低0.0049元/度。

4.2逆变器

目前，运用1500V系统有利于降低系统造价，其与新一代组串式逆变器相结合的方案正逐步进入到平价上网项目应用中。但1500V系统的高效逆变器成本高；所以设计需要考虑逆变器的加权平均效率进行选型；

逆变器加权平均效率主要影响电能转换效率；逆变器加权效率每提升1%，度电成本（LCOE）降低0.0027元/度；

4.3支架类型

支架类型根据项目的安装环境及安装倾角影响，不同的环境选择的材质不一样，不同的倾角对材料的重量有影响；组件的倾角不同发电量不一样。

支架类型主要影响组件表面的辐照量；组件表面辐照量每提升10kW/m²，度电成本（LCOE）降低0.0009元/度；

4.4电缆选型

根据《电力工程电缆设计规范》GB50217-2018的3.1.2条规定，除限于产品仅有铜导体和本标准第3.1.1条确定应选用铜导体外，电缆导体材质可以选用铜导体、铝或者铝合金导体。电压等级1kV以上的电缆不宜选用铝合金导体。

1kV以下电缆可以采用铝合金电缆，铝合金电缆比铜电缆成本降低约60%；

5、提升设备容配比

提升容配比，从本质上讲是提高逆变器、箱变的设备利用率，降低逆变器、箱变的工程造价。提高容配比的同时，再补充直流侧装机容量，可以摊薄升压站、送出线路等公用设施的投资成本，进一步降低造价，降低发电成本。近年来，光伏发电的技术成本下降较快，组件价格逐年下降，但是技术成本的下降是投入了大量的研发成本与生产线改造得到的，且技术成本不会一直下降，总是有极限的。而通过提高容配比，既可以合理提高光伏电站配电设备的利用率，又能够降低0.02～0.04元/kWh的度电成本，是降低光伏发电成本的最有效方法。

结论

通过在满足设计规范前提下在对光伏电站的主要设备进行选型分析及提升设备容配比，得出降低度电成本（LCOE）方法；围绕着LOCE进行优化设计，只选对的不选贵的。通过不断的降低度电成本，加快实现平价上网。

参考文献：

[1]国家发展改革委国家能源局关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知[EB/OL].http：//www.nea.gov.cn/2019-01/10/c_137731320.htm，2019-01.

[2]王淑娟，景方毅.从度电成本分析光伏平价的路径[J].太阳能2016-08.

[3]陈荣荣，孙韵琳，陈思铭，等.并网光伏发电项目的LCOE分析[J].可再生能源2015.

[4]GB50797--2012，光伏发电站设计规范[S]．

[5]GB50217--2018，电力工程电缆设计规范[S].

[6]崔楠，吴洪宽.提高“容配比”是降低光伏发电成本的最有效方法[J].太阳能2018-12.