太阳能追踪系统:大规模光伏项目优化潜能的关键技术

来源:新能在线发布时间:2015-06-02 23:59:59
未来投资税收抵免(ITC)政策退出后,太阳能追踪系统对于光伏产业的竞争力至关重要。

大型太阳能项目光伏组件在美国的报价已降至惊人的4.5-5.5美分/瓦。与小规模或屋顶光伏相比,这些项目具有规模经济的优势。此外,它们还有另一项重要的技术优势:由于公用事业级大规模光伏项目多部署于地面,追踪支架系统可以使电池板在白天的时间跟随太阳的角度。

追踪支架系统效果显著,与固定支架系统相比,通常能够提升20%的全年发电量。在很多州的项目周期中,追踪支架系统只是略微增加了前期投入的成本,项目往往仍能保持最低的平准化发电成本(LCOE)。除了年发电量的增加,与固定支架系统相比,追踪支架系统在峰值时段能够产生更多的电能。

电池板追踪太阳角度 性能提升显著

大型光伏项目多部署于地面,这提出了一个基本问题——公用事业公司是该选择固定支架还是追踪支架系统?关键的考虑因素包括年发电量以及峰值时段发电量。

PV Watts是量化这种权衡的有效工具。该软件根据光伏系统项目不同的具体设置预测发电量。如果是像新墨西哥州阿尔布开克市这样的阳光充足地区,软件显示,单轴追踪支架系统与最佳斜角固定支架系统相比,同样大小的电池板能够多产生20%以上的电量。但这还不是全部,追踪支架系统在公用事业公司最需要的峰值时段,也能显著提升发电量。

例如,以下是阿尔布开克市7月中一天的小时发电量模拟。14时的最大发电量被设置为100兆瓦小时。请注意,追踪支架系统在峰值时段的8、9、10时以及13、14、15时,比固定支架系统多发的电量。

在13时,预测追踪支架和固定支架具有近乎相同的输出功率,因为他们的角度相同,都是对着“日当正午”。这个时段也会有云,影响太阳光。这引出了固定支架与追踪支架系统的一个问题——在多云的地区,追踪支架系统的效果因为云彩遮挡的原因而有所降低。


来源:PV Watts
追踪支架系统对于典型的公用事业级大规模光伏项目,其前期投入将增加2%-10%。该部分追加投资的数额,与项目位置无关。一般来说,在美国的任何地方,单轴追踪支架系统与固定支架系统相比,都能使发电量提升20%左右。然而在像西雅图这样的多云地区,年度发电量一般仅为阿尔布开克这种光照充足地区的60%,这对项目的经济性分析影响很大。

追踪支架系统的另一个障碍是一种过时的观念:认为追踪系统使维护工作复杂化,并且降低可靠性。但这的确已成为过去,许多成熟的追踪支架系统制造商已在上GW的项目上累积了99.9%的正常运行时间。一些最近的创新包括简化的设计——更少的马达、自我校准、以及免日常维护等。




公用事业级大规模光伏市场正在起飞

时钟拨回到5年前,那时的公用事业行业很大程度上还是以好奇的眼神打量太阳能。光伏的成本还几倍于风能等其他可再生能源竞争者。事实上当年的成本确实很高,以至于一些州在其可再生能源配额标准(RPS)中特别为光伏制定了份额,以免太阳能技术路线被完全排除。

这5年发生了多大的变化啊!太阳能光伏部署成本持续稳定地下降,如今在全美很多地区,已成为成本最低的可再生能源。下面的每瓦(交流)成本图来自于加州Go Solar,该公司收集和维护所有光伏项目客户的数据库,数据显示了光伏安装成本的大幅度下降。

图:加州季度平均每瓦成本(交流)


来源:加州Go Solar
自2007年以来,小型光伏系统(低于500kW)的部署成本从约10美元/瓦(交流),降低到月5美元/瓦。中等规模光伏系统(500kW-1MW)的成本约为小型系统的60%,目前为3美元/瓦(交流)左右。规模再大的光伏系统,25MW以上的项目目前的部署成本低于2美元/瓦(交流)。

随着成本的持续下降,太阳能光伏部署量也在飙升。今天美国太阳能市场的规模已是2010年时的6倍以上。好时光还将继续,市场预期2016年美国光伏新增装机容量将达到12GW,行业公司加速扩张以享受将要到期的税收抵免(ITC)政策。高速的增长主要由公用事业级大规模光伏项目推动,该领域年度装机容量从2009年的接近于0,增长到2014年的4GW,并且预计2016年将达到7GW。

尽管如此,2017年美国光伏市场规模或许会有大的下降。有高效太阳能追踪技术的助力,希望太阳能行业的成本继续下降,以抵消联邦投资税收抵免(ITC)降低的负面效应。

随着组件、追踪支架、逆变器等主要部件成本的持续下降,以及系统整体表现的不断进步,公用事业级太阳能项目将巩固其地位,并将成为未来电力生产中颇具竞争力的一支力量。

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