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告诉你如何从由度电成本到平价上网

发表于:2016-10-21 11:36:00     作者:王淑娟 来源:智汇光伏

三、小结

不同因素对度电成本的影响如下图所示。

通过对比发现:

发电量的变化对度电成本影响最大,之后以此为初始投资、贷款利率、系统效率,组件衰减效率影响最小。

采用提高发电量的技术,如跟踪技术等,是降低度电成本的最有效措施;

获得较低的贷款利率,是降低度电成本最直接的措施;

降低初始投资、提高系统效率、降低组件衰减相对比较困难,但是会带来根本性的变化。

四、初始投资降低分析

1规模效应光伏组件的造价占了初始投资50%以上,直接影响项目的造价。根据Bob Swanson的光伏Swanson定律:光伏电池的成本在产量每上升3倍的时候会下降20%。

由于未找到光伏电池的产量、成本数据,本文选用的中国的装机量、销售价格来进行分析。

表2:规模效应带来的价格下降分析

虽然由产量到装机量受出口因素影响,又成本到价格受市场因素影响,但从上表可以看出,光伏组件、逆变器的价格下降随装机容量的变化,基本符合Swanson定律。

根据国家的相关规划,中国2016年的装机量可达到20~25GW,为2015年增加1.3~1.6倍,估计光伏组件、逆变器的价格会有10%~15%的下降。即光伏组件价格在3.2~3.6元/W之间,逆变器在0.2元/W左右。未来的装机量应该是一个稳中有升的状态,但很难出现倍数增长。因此,未来的光伏电池等成本肯定是稳中有降,但不会大比例下降。

2高效组件的应用如上文所述,未来的主要设备成本不会出现大幅的下降,但这并不意味着“初始投资”不会出现大幅下降。除了设备的成本之外,高转换效率是降低成本的另一有效手段。

下图为主流多晶硅组件的光伏转换效率变化曲线。

图7:历年主流光伏组件的光电转化效率

主流光伏组件转换效率由14.1%(230Wp)提高到16.2% (265Wp),1MW发电单元的并联支路数量由218个变成172个,下降21.1%;即使在相同造价水平家,BOS成本(汇流箱、直流电缆、支架、基础等配套设备)、土地成本下降约16% ,系统成本将下降约6~9%。

2016年,很多地方对光伏组件提出达到“领跑者计划”标准:单晶17%、多晶16.5%,预计由此带来的光伏系统成本降低1~3%。未来,整个行业由于光伏组件效率提升带来的光伏电站成本降低可以期待。

3技术的进步光伏系统电压从1000V上升到1500V,预计可以使BOS成本下降约30%,光伏系统成本下降约10%。

光伏组件相对于后端电气系统超配20%,可以使系统成本下降10%。

总之,随着技术的不断创新,光伏系统成本还有较大的下降空间。

4小结综上所述,2016年由于规模效应、高效组件的采用,预计光伏的初始投资可以下降10%以上;技术进步由于还需时间考证,未大规模推广,暂不考虑。

根据上一节的分析,初始投资下降10%,度电成本可以下降8%左右。

五、发电量提高分析

1跟踪式支架的采用目前,光伏支架广泛采用的为固定式。除此之外,还有平单轴跟踪、斜单轴跟踪、双轴跟踪、固定可调式等多种安装形式。从2015年底,跟踪式支架越来越受到投资者的重视。

下图为不同地点、资源条件,相对于固定式支架,跟踪式对发电量提高的实测数据。

图8:不同经纬度、海拔、资源条件下安装方式对发电量的影响对比

根据上图中的实测数据,

与最佳倾角的固定式安装相比,

水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%,

倾斜5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%,

双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。

虽然上述发电量的增加对比例子属于个案,但可以说明不同安装方式对于发电量的影响。

从上图也可以看出:

在低纬度地区,通过对方位角的跟踪,提高早晚的发电量会有较好的效果;而在高纬度地区,通过对高度角的跟踪,提高不同季节的发电量,会有较好的效果。这从固定可调式的数据也可以看出。

固定可调式也在从2013年开始有较多的应用。下图为在不同纬度的地点,采用不同倾角时,月发电量的模拟情况。

图9:高纬度、低纬度采用不同倾角时发电效果模拟

从上图两个纬度不同的地点,在高纬度地区,如果对支架倾角进行调节,则发电量增加如下表。

表3:某地支架采用不同倾角时发电量的变化

而如果在低纬度地区,倾角变化对发电量无影响。

因此,固定可调在高纬度地区有较好的发电量提升效果,在低纬度地区发电量几乎无变化。

2逆变器、组件技术水平的提高组串式逆变器、集散式逆变器,MPPT的跟踪路数,提升输出电压等新概念,近几年被逆变器厂家广泛宣传。

华为在他们的宣传册中称,相对于集中式,他们的组串式逆变器强光下可以多发电10%以上!同时,很多场合也都宣传,全年可以多发电4%以上。

禾望在他们的集散式逆变器宣传册上,也提出:集散式逆变器相对于集中式逆变器,系统效率提高3%;相对于组串式逆变器,成本下降15%以上。

双面组件近期开始进入人们的视线。相同的BOS成本,由于双面发电,如果地表反射率较好,可以提高10%以上的发电量。

3运维水平提升系统效率1)智能监控带来的精细化管理

光伏电站面积大、人工管理无法精细化,一直是制约系电站统效率提高的因素。而智能监控技术,包括智能设备、智能平台,可以克服这一难题。

目前,智能汇流箱已经被广泛采用,从而可以时间将对电站的智能监控水平提升至组串级别,实现随时监控每个支路的电流、电压,有利于问题的及时发现、维修,从而提高系统PR值。

目前,国内远景、木联能、MC、淘科等企业都依托云平台开展大数据管理业务,帮助客户实现对项目的远程智能监控,节约运维成本、提高运维效率。

2)清洗水平的提高

关于灰尘对发电量的影响,由于大家的气候条件不同,得出的结论也相差很大。图4为不同文献对于灰尘遮挡造成发电量损失的报道;表3为内蒙某光伏电站清洗前后的发电量对比。

图10:不同文献对于灰尘遮挡造成发电量损失的报道

表4:内蒙某电站清洗前后发电量对比

从图10和表4可以看出,虽然大家不同地点、气象条件下,灰尘遮挡造成的发电损失差异较大,但其数值均在3%以上。因此,根据光伏组件的污染程度进行定期清洗,大约可以提高3%以上的发电量。

4小结综上所述,由于跟踪式支架、高效的逆变器和组件、智能监控系统的采用,运维水平的提高,在不考虑限电的影响,预计光伏电站的发电量可以提高5%~15%。

根据上一节的分析,初始投资下降10%,度电成本可以下降11%左右。

六、结论

2016年,光伏项目的初始投资预期降低10%,度电成本可以下降8%左右;发电量预期提升5~15%,度电成本可以下降5~16%。考虑到部分发电量提高技术会带来初始投资的增加,综合考虑,预期度电成本能下降10%左右。

七、考虑火电的隐形补贴,光伏已经平价上网

1、火电排放的污染物

火力发电会排放“SO2、NOx、粉尘”等污染物,以及温室气体CO2。

根据环保部历年的环保公告,在国家的大力投入下,我国的污染状况逐年好转。摘取《2014年中国环境状况公报》中大气污染物的部分内容如下。

2014年,中央财政先后安排专项资金100亿元,支持各地开展大气污染防治。开展空气质量监测的161个地级及以上城市中,共16个城市空气质量达标(好于国家二级标准),占9.9%;145个城市空气质量超标,占90.1%。其中,SO2达标城市比例为89.2%, NO2达标城市比例为48.6%,PM10达标城市比例为21.6%, PM2.5达标城市比例为12.2%。

1)SO2和NOx全国二氧化硫、氮氧化物排放总量同比分别下降3.40%、6.70%。2014年全国SO2排放总量为1974.4万吨,NOx排放总量为2078.0万吨,来源如下表。

表5:2014年SO2和NOx排放来源分析

470个开展酸雨监测的城市(区、县)中,出现酸雨的城市比例为44.3%,酸雨频率在25%以上的城市比例为26.6%,酸雨频率在75%以上的城市比例为9.1%。 酸雨、较重酸雨和重酸雨的城市比例分别为29.8%、14.9%和1.9%。

2)粉尘PM10年平均浓度达标城市比例为21.7%,同比上升2.4个百分点;日均浓度平均超标率为19.0%。PM2.5年均浓度达标城市比例为11.2%;日均浓度平均超标率为26.6%。

3)温室气体排放(来源于BP能源统计年鉴)2014年,中国CO2排放量为97.61亿吨,居世界第一,占世界CO2排放量的27.5%。这也给中国带来了巨大的国际压力。

可见,尽管我们国家投入很大,取得的成果也十分明显,但我们大气质量达标的城市仅仅有9.9%!

2、污染的危害

SO2和NOx造成的酸雨,可使儿童免疫功能下降,慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加,同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加;还可使农作物大幅度减产,小麦可减产 13% ~ 34%,大豆、蔬菜蛋白质含量和产量下降;可使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重,最终造成大面积死亡。

粉尘的污染大家都感受深切,《苍穹之下》热播,就是受粉尘污染所害之人的共鸣;

CO2排放造成的温室效应,影响的是整个地球的生态,频发厄尔尼诺现象、极端天气都与之相关,所以全球190国家的元首才共同签订了《巴黎协定》。

因为粉尘污染,你需要买防雾霾口罩、去医院治疗呼吸道疾病;

因为酸雨污染,粮食减产、建筑物和森林受破坏;

因为温室气体,南极的冰川已经融化,海平面上升后有的人甚至会无家可归。

我们为污染所付出的花费之巨大,是难以衡量的!

3、火电的度电环境成本

从表1中可以看出,污染物并不都是火电排放造成的,但火电肯定占了非常重要的一部分。要计算火电的环境成本,有很多种方法。在此,引用了天津大学徐蔚莉等用“影子成本法”计算的火电污染物环境成本,如表2所示。

表6:火电的度电环境成本(单位:元/kWh)

火电的环境成本,需要权社会来承担,你支付的防霾口罩钱、医药费,都在为火电的环境成本买单。换个角度来说,火电享受着全社会提供的、隐形的环境补贴。

为了减少火电的污染,国家也给更加环保的火电一些补贴。

如果火力发电机组按规定安装脱硫、脱硝和除尘环保设施,排放标准达到排放要求,其上网电量在现行上网电价基础上执行脱硫、脱硝和除尘电价加价等环保电价政策。目前,脱硫电价加价标准为每千瓦时1.5分钱,脱硝电价为1分钱,除尘电价为0.2分钱,累计0.027元/度。

为鼓励火电机组超低排放,对经所在地省级环保部门验收合格并符合上述超低限值要求的燃煤发电企业给予适当的上网电价支持。对2016年1月1日以前已经并网运行的现役机组,对其统购上网电量加价每千瓦时1分钱(含税);对2016年1月1日之后并网运行的新建机组,对其统购上网电量加价每千瓦时0.5分钱(含税)。

由表6可见,火电的隐形环境补贴约为5毛钱。同时,如果你达到超低排放,大约还可以有0.32元/kWh的明补。目前,国家给光伏的补贴如表7所示。

表7:三类电价区的光伏度电补贴估算

可见,国家给光伏的补贴也差不多是5毛左右,与火电的环境成本基本相同。从这个意义上来说,光伏已经实现了平价上网。

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