過(guò)去幾年，光伏技術(shù)加速迭代，1500V、跟蹤支架、高效雙面組件以及鋁合金電纜等新技術(shù)層出不窮，一定程度上促進(jìn)了系統成本和度電成本(LCOE)的降低，但由于各種原因，這些新技術(shù)在國內市場(chǎng)尚未大規模應用，各種技術(shù)之間以及與應用場(chǎng)景之間如何更好地匹配融合，仍然存在較大挑戰。在平價(jià)上網(wǎng)加速的大環(huán)境下，用設計降成本，向應用技術(shù)要“效益”，是更加有效的降本方式。而逆變器作為光伏系統的橋梁，對系統深度優(yōu)化設計有著(zhù)責無(wú)旁貸的責任。
放開(kāi)容配比，降低LCOE、平滑發(fā)電曲線(xiàn)
根據理論測算與實(shí)際項目應用發(fā)現，在合理范圍內提高容配比，光伏電站的LCOE將會(huì )大幅降低。光伏發(fā)達國家如歐洲、美國、日本等都以交流側容量來(lái)標定電站容量，通過(guò)提高光伏容配比來(lái)優(yōu)化系統配置、降低光伏系統LCOE已是普遍做法，如歐洲光伏電站普遍按照1.2~1.4倍容配比進(jìn)行設計，美國、印度電站容配比為1.4倍以上，日本部分光伏電站容配比甚至達到2倍以上。
近年，國內光伏相關(guān)企業(yè)、設計院等對容配比設計問(wèn)題也進(jìn)行了深入的研究和交流，早在2015年，國內某知名央企就曾組織國內相關(guān)單位的專(zhuān)家進(jìn)行多次交流，結合理論計算與實(shí)際電站運行數據，為國內不同資源區的電站設計明確了最優(yōu)容配比，并在實(shí)際電站中進(jìn)行了應用。以系統LCOE最優(yōu)為原則，根據不同資源區輻照條件等因素進(jìn)行合理容配比設計已在行業(yè)內達成共識。根據相關(guān)消息，最新修訂的《光伏電站設計規范》已初步確定將容配比放開(kāi)，并將按照電站交流側額定容量定義電站容量。新國標的頒布實(shí)施，將為國內高容配比設計提供理論依據。根據中國光照資源條件，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)資源區光伏電站最優(yōu)容配比分別在1.3、1.4、1.5倍左右。
此外，提高容配比設計除了可以降低LCOE外，還可以使發(fā)電曲線(xiàn)更為平滑，降低電網(wǎng)的調峰壓力，提高光伏發(fā)電滲透率。
子陣容量精細對比，降低電站投資成本
在中國光伏行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，子陣容量歷經(jīng)了1MW、1.25MW、1.6MW、2.5MW、3.125MW由小到大的演變，經(jīng)過(guò)精細化的方陣容量設計對比發(fā)現，光伏子陣容量增大后，電站逆變器、變壓器等設備數量減少，安裝維護成本降低，站內高壓線(xiàn)路減少，線(xiàn)纜和施工成本降低。經(jīng)測算，對于1000V系統，子陣容量按照3MW設計，系統成本最優(yōu);對于1500V系統，子陣容量按照6~7MW設計，系統成本最優(yōu)。目前海外歐洲、東南亞等實(shí)際電站中基本按照該原則設計，值得一提的是，印度光伏電站雖然起步較晚，但在系統應用技術(shù)上已經(jīng)十分超前，不僅全部切換到1500V，單個(gè)子陣容量最大已經(jīng)達到12.5MW。
不同方陣系統成本對比圖
1500V雙面組件+平單軸跟蹤+逆變器融合
跟蹤系統通過(guò)追蹤光照，以達到提高光照資源利用率的效果。而這兩年興起的雙面組件則是改變“內部功力”，依靠背面的發(fā)電能力，可將電站發(fā)電量提升5~30%，相當于將組件的綜合轉換效率提高了5~30%。
跟蹤系統+雙面組件的應用，一方面提高了單個(gè)組串的直流電流，另一方面直流將長(cháng)期保持在高功率，這就給電站的核心“指揮者”——逆變器提出了更高的挑戰，逆變器不僅需要增強直流電流接入能力，而且還需要長(cháng)期保持高功率運轉，同時(shí)還要為跟蹤系統預留出更多的供電和通信接口，從而減少電站現場(chǎng)的施工量和成本，提升電站的經(jīng)濟效益。
系統布局優(yōu)化及線(xiàn)纜合理選型，提升經(jīng)濟效益
光伏電站發(fā)展初期，組件傾角一般按照最佳發(fā)電量進(jìn)行設計，支架間距設計遵從9:00~15:00確保前后排組件不遮擋。隨著(zhù)平價(jià)上網(wǎng)的大趨勢來(lái)臨，需要對電站系統布局進(jìn)行更加精細化設計。在不同容配比下，對固定支架調節傾角及南北間距，平單軸調節東西間距等進(jìn)行調節，以最低LCOE、最高IRR為衡量依據，選擇最佳的方案。根據內蒙古某項目，通過(guò)優(yōu)化計算，當容配比為1.2左右，固定支架傾角31°，間距9m時(shí)，LCOE最低。
此外，銅線(xiàn)纜價(jià)格一般較鋁合金線(xiàn)纜高3~4倍，因此為降低線(xiàn)纜成本，根據GB/T 30552-2014，當合金導體的截面積是銅的1.5倍時(shí)，其電氣性能與銅基本相同，在電站設計可利用鋁合金線(xiàn)纜替代銅線(xiàn)纜，100MW電站可節約線(xiàn)纜成本180~200萬(wàn)元，IRR提升0.05%。同時(shí)隨著(zhù)PLC載波通信技術(shù)在光伏交直流側的逐步應用，將進(jìn)一步節省電站通信線(xiàn)纜成本和施工成本。
新型逆變器“集成化”“智能化”
憑借系統功能、可靠性、系統成本和施工效率等方面的顯著(zhù)優(yōu)勢，逆變、中壓、配電、通訊等設備融為一體的高度集成化設備越來(lái)越得到客戶(hù)青睞。同時(shí)逆變器內部配置智能管理系統，實(shí)現逆變器部件健康度診斷、故障錄波、跟蹤系統監控等，快速精準定位故障，使得逆變系統更加智能化，將進(jìn)一步降低系統成本及后期運維成本。打造高集成度、更智能化的逆變產(chǎn)品，推進(jìn)逆變技術(shù)快速迭代升級，將是助力平價(jià)上網(wǎng)的有力“武器”。
結語(yǔ)
通過(guò)更優(yōu)的設計和更低的零部件價(jià)格，各國上網(wǎng)電價(jià)持續降低，如印度3.57美分/kWh、埃及2.791美分/kWh、沙特1.79美分/kWh，“平價(jià)上網(wǎng)”浪潮席卷全球。在中國，2018年12月29日，由陽(yáng)光電源聯(lián)合開(kāi)發(fā)建設的青海格爾木500MW項目上網(wǎng)電價(jià)僅為0.31元/kWh，低于當地脫硫煤標桿上網(wǎng)電價(jià)(0.3247元/kWh)，開(kāi)創(chuàng )了國內光伏平價(jià)上網(wǎng)的先例，為平價(jià)上網(wǎng)提供了典型示范。
無(wú)論政策倒逼還是行業(yè)發(fā)展趨勢，平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代都已被“激活”。在國內平價(jià)上網(wǎng)的最后一公里，我們呼吁降低非技術(shù)成本的同時(shí)，可以借鑒國際光伏市場(chǎng)成功經(jīng)驗，通過(guò)逆變技術(shù)迭代升級以及系統方案整合優(yōu)化設計，促使平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的全面到來(lái)。
