國家能源局新能源與可再生能源司副司長梁志鵬及處長董秀芬在不同場(chǎng)合均說明：到2020年，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)；到2025年，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)。唯有能滿足平價(jià)上網(wǎng)的低成本、高產(chǎn)出、高質(zhì)量的電站才能獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)，跑贏這場(chǎng)新能源大賽。

 

　　誰來吹響號(hào)角

 

　　氣候和環(huán)境惡化始終催促著新能源和可再生能源革命的進(jìn)程，而新能源和可再生能源的革命的進(jìn)程是依靠技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降。以當(dāng)前新能源之光伏的發(fā)展?fàn)顩r，“平價(jià)上網(wǎng)”又一直在倒逼成本的下降，多年來系統(tǒng)成本的下降是被明確要求和預(yù)測(cè)的!國家能源局新能源與可再生能源司副司長梁志鵬及處長董秀芬在不同場(chǎng)合均說明：到2020年，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)；到2025年，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)。唯有能滿足平價(jià)上網(wǎng)的低成本、高產(chǎn)出、高質(zhì)量的電站才能獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)，跑贏這場(chǎng)新能源大賽。

 

　　無論是“領(lǐng)跑者”計(jì)劃的正面激勵(lì)，還是補(bǔ)貼逐年下調(diào)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的反面刺激，宏觀市場(chǎng)都已吹響了2020年平價(jià)上網(wǎng)的號(hào)角。

 

　　面對(duì)降成本的硬指標(biāo)，要么新技術(shù)能物美價(jià)廉，要么就提高系統(tǒng)效率且不增加或降低系統(tǒng)造價(jià)，增加發(fā)電量。因?yàn)橹挥刑岣吡讼到y(tǒng)效率，且降低了系統(tǒng)成本，一個(gè)電站的度電成本才能下降，才能實(shí)現(xiàn)有效的降成本。筆者認(rèn)為，唯有以打造一個(gè)“多快好省”的光伏電站的思想出發(fā)，才能真正有效迎接市場(chǎng)的需求。多，就是要多發(fā)電，系統(tǒng)效率要高；快，就是要技術(shù)快實(shí)現(xiàn)，能很快在系統(tǒng)中使用，白貓黑貓，先選能抓老鼠的貓；好，就是要質(zhì)量好，LCOE能經(jīng)得起市場(chǎng)和時(shí)間的考驗(yàn)；省，就是要成本低，能有效降低系統(tǒng)成本。

 

　　反觀現(xiàn)有的技術(shù)路線，技術(shù)的進(jìn)步包含著組件的效率提升、雙面及雙玻發(fā)電組件的應(yīng)用(以英利、天合光能等為代表)、1500V系統(tǒng)的組件、逆變器及對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)備的應(yīng)用、鋁合金電纜的應(yīng)用、單晶硅組件的性能提升、薄膜組件的性能提升及自清潔玻璃膜(萊恩創(chuàng)科)等等，由于市場(chǎng)認(rèn)知及價(jià)格問題，需要一定的時(shí)間來接受這些技術(shù)，都還未能在目前階段稱為“多快好省”的典范，而唯有1100V系統(tǒng)，在現(xiàn)有階段就能成為這吹響平價(jià)上網(wǎng)的第一號(hào)角，而其他新技術(shù)的應(yīng)用成為。其優(yōu)點(diǎn)在于：

 

　　電壓升級(jí)降低系統(tǒng)成本

 

　　根據(jù)電力學(xué)最基本公式P(電功率)=U(電壓)*I(電流)，當(dāng)功率一定的情況下，電壓提升N倍，電流將下降到1/N。在電力傳輸過程中所涉及的線纜功率損耗、功率部件成本和配電部件成本在電流下降后都會(huì)跟著下降，電壓越高，損耗越小。

 

　　1100V系統(tǒng)比1000V系統(tǒng)電壓提高了1.1倍，直流側(cè)輸入電壓提高后，光伏組件(以多晶60片電池片計(jì)算)的單串?dāng)?shù)量從原來的22塊擴(kuò)充到24塊，子串?dāng)?shù)量減少，逆變器、匯流箱以及直流側(cè)線纜的用量也隨之減少，且減少的線損還能充分提升輸出電量。簡(jiǎn)而言之，就是用的設(shè)備少了，發(fā)電量還提升了，可謂有效降低系統(tǒng)成本。

 

　　1100V系統(tǒng)是將組件單串?dāng)?shù)量增加至24塊，組串輸入電壓達(dá)到700V~750V，逆變器效率提高0.3~0.4%，而當(dāng)組串輸入電壓達(dá)到720V時(shí)，逆變器效率最高。以一個(gè)實(shí)際的光伏電站實(shí)測(cè)，24塊相對(duì)22塊發(fā)電量提升0.31%，晴天提升0.38%。

 

　　此外，相比1000V，24塊一串1100V方案線纜用量減少，且1MW子陣線損減少0.08%；24塊一串在地面電站有支架的系統(tǒng)中，支架成本也會(huì)對(duì)應(yīng)減少一些。

 

　　1100V方案已經(jīng)成熟

 

　　1，電池組件

 

　　系統(tǒng)電壓對(duì)電池組件的影響，主要體現(xiàn)在電池片對(duì)組件邊框的電壓上，由于組件邊框都需要接地，那就是對(duì)大地的電壓上。

 

　　如圖1所示，正常運(yùn)行的系統(tǒng)中，對(duì)于浮地系統(tǒng)，電池正/負(fù)極對(duì)地電壓只有系統(tǒng)電壓50%左右，對(duì)于接地系統(tǒng)，電池正/負(fù)極對(duì)地電壓等于系統(tǒng)電壓。

 

　　單電池組件在標(biāo)準(zhǔn)條件下開路電壓一般在38V(60 cells)，46V(72 cells)左右，隨著串?dāng)?shù)的增加組件電壓不會(huì)變化，而組件對(duì)大地(邊框)的電壓隨著串?dāng)?shù)增加會(huì)線性增加。所以系統(tǒng)電壓對(duì)于組件的風(fēng)險(xiǎn)主要取決于電池片對(duì)邊框的電壓。

 

　　在IEC標(biāo)準(zhǔn)中跟組件系統(tǒng)電壓相關(guān)的，主要有以下參數(shù)的要求：

 

　　1>IEC61215：主要是一些測(cè)試參數(shù)上的改變，例如絕緣耐壓測(cè)試、濕漏電測(cè)試，背板局部放電測(cè)試等；

 

　　2>IEC61730-1：主要是針對(duì)更高等級(jí)系統(tǒng)電壓對(duì)應(yīng)的空氣間隙和爬電距離提出了更高要求等，對(duì)組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出來了更高的安全要求；

 

　　3>IEC61730-2：主要是一些安規(guī)測(cè)試參數(shù)上的改變，例如絕緣耐壓測(cè)試、脈沖電壓測(cè)試等；

 

　　這些電壓參數(shù)的測(cè)試主要變更點(diǎn)為電氣安全相關(guān)的測(cè)試，其他測(cè)試如老化、力學(xué)測(cè)試沒有變化。

 

　　GBT50797-2012光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，組串最大接入組件數(shù)量要根據(jù)光伏組件工作條件下的極限低溫。當(dāng)前根據(jù)歷史最低極限溫度，按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計(jì)算，不超過1000V；按照國內(nèi)西部地區(qū)最低-30℃和常用多晶硅電池板計(jì)算，最多22塊串聯(lián)。但實(shí)際組件開路電壓要考慮輻照和溫升的影響。

 

　　當(dāng)前常規(guī)開路電壓評(píng)估方法根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖畹蜆O限溫度，按照組件在1000W/m2光照下的開路電壓計(jì)算。實(shí)際運(yùn)行中最低溫度時(shí)輻照在100W/m2以下，輻照達(dá)到1000W/m2時(shí)組件溫升30~40℃，實(shí)際組串全天最大開路電壓時(shí)，輻照低于1000W/m2、溫度高于歷史極限低溫，而輻照降低，溫度升高都將導(dǎo)致組串開壓降低。所以，修正輻照和溫升后，組件開路電壓較當(dāng)前主流算法低80V以上。

 

　　從組件耐壓性考慮，其可靠性和安全性因素包括電池結(jié)構(gòu)(電氣間隙)、背板、接線盒、連接器等。其中組件、接線盒、連接器的電氣間隙和爬電距離相對(duì)IEC61215標(biāo)準(zhǔn)有較大富裕。

 

　　在浮地系統(tǒng)中，當(dāng)組串的正負(fù)極有接地故障，會(huì)導(dǎo)致電池組件對(duì)地電壓等于系統(tǒng)電壓，目前國內(nèi)有技術(shù)領(lǐng)先的逆變器廠家會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)直流側(cè)的對(duì)地絕緣情況，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣問題，會(huì)將組串進(jìn)行短路處理，讓系統(tǒng)電壓降到0，消除過電壓和漏電風(fēng)險(xiǎn)。

 

　　所以系統(tǒng)電壓即使超過1000V(1100V以內(nèi))在浮地系統(tǒng)中使用當(dāng)前的1000V組件并沒有可靠性問題。

 

　　另外，目前階段無論是含氟背板還是氟碳涂料背板(包括PVF/PET/PVF/PVDF/PET/PVDF PTFE/PET/PTFE等)，其背板材料分為1000V系統(tǒng)和1500系統(tǒng)，而基本上包括中來、眀冠、臺(tái)宏、福斯特等背板耐壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均大于1200V。在1100V系統(tǒng)上，基本上不需要重新研發(fā)就可以使用，但是需要取得對(duì)應(yīng)的認(rèn)證。

 

　　目前，國內(nèi)包括英利、愛康、晶科、中利科技、比亞迪等組件廠商已經(jīng)推出了1100V的系統(tǒng)方案，也推出相對(duì)應(yīng)的1100V組件，后面有更多的組件廠家正在做1100V認(rèn)證和準(zhǔn)備認(rèn)證中。

 

　　2，直流線纜

 

　　光伏直流線纜耐壓參考標(biāo)準(zhǔn)《2Pfg 1169/08.2007 Requrements for cables for use in photovoltaic-system》，可滿足1100V電壓的需求。

 

　　在標(biāo)準(zhǔn)中有如下的標(biāo)注：系統(tǒng)的工作電壓可能會(huì)永久超過額定電壓的20%。電纜可在電壓值高于額定電壓20%的情況下操作，只要該額定電壓不小于系統(tǒng)的額定電壓。

 

　　而對(duì)于額定電壓，在1000V的定義中如下：

 

　　交流U0/U 0,6/1 kV(相對(duì)地電壓/相對(duì)相)1.8千伏直流(導(dǎo)線-導(dǎo)線，非接地系統(tǒng)，非負(fù)載條件下電路)。

 

　　如果在直流系統(tǒng)中使用電纜，兩個(gè)導(dǎo)體之間的額定電壓應(yīng)不得超過電纜額定電壓U的1.5倍值。在單相接地直流系統(tǒng)中，此值應(yīng)乘以因數(shù)0.5。

 

　　對(duì)于浮地系統(tǒng)來說，額定電壓為0.6/1kV的線纜可支持直流系統(tǒng)電壓在開路時(shí)達(dá)到1.8kV，在帶載時(shí)1.2KV要求，因此，可滿足1100V系統(tǒng)中使用。

 

　　3,逆變器

 

　　在逆變器方面，相比1500V系統(tǒng)，1100V系統(tǒng)只是把電壓提升了1.1倍，而且僅在極端低溫下存在這種情況，這對(duì)逆變器廠商來說，將開路電壓達(dá)到1100V的耐壓，并不是難事。逆變器內(nèi)部的器件均滿足1100V系統(tǒng)的耐壓要求。考慮到直流單相接地故障也不能損壞組件，要求使用1000V組件的系統(tǒng)中，逆變器能夠檢測(cè)到絕緣故障并能消除高電壓風(fēng)險(xiǎn)。在歐洲和美國的一些主流廠家中，包括SMA、POWERONE、KAKO、GE，國內(nèi)廠家如華為、陽光等，均已經(jīng)推出了1100V逆變器,而部分美國逆變器廠商推出了1250V系統(tǒng)。

 

　　可以說1100V方案在降低成本的同時(shí)仍可繼續(xù)使用符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，對(duì)應(yīng)的組件、線纜、逆變器均能夠滿足要求。

 

　　基于此，1100V方案不需要升級(jí)特定的設(shè)備，相比1000V方案，初始投資成本進(jìn)一步降低。經(jīng)過測(cè)算，1100V系統(tǒng)24塊一串設(shè)計(jì)方案，相比1000V系統(tǒng)，初始成本可降低約0.06元/W，同時(shí)發(fā)電量提升3%左右(比集中式)，每年增值0.07元/W，100MW 25年增值1.9億。

 

　　遠(yuǎn)有2020實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)要求，近有成本收益的現(xiàn)實(shí)核算，面對(duì)降本的現(xiàn)實(shí)壓力，光伏行業(yè)的競(jìng)賽結(jié)果終將取決于新技術(shù)。從目前來看，1100V系統(tǒng)成本、發(fā)電量優(yōu)于1000V系統(tǒng)，而在產(chǎn)業(yè)鏈配套、核心部件、技術(shù)成熟度以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上和1000V系統(tǒng)基本保持不變，是現(xiàn)有情況下最佳的理想方案，這也是目前一些大型光伏電站開發(fā)商青睞于1100V系統(tǒng)的原因，也使得1100V系統(tǒng)現(xiàn)階段最有可能取得突破，成為平價(jià)上網(wǎng)吹響的第一聲號(hào)角。

 

標(biāo)簽：發(fā)電側(cè) 平價(jià)上網(wǎng) 新能源 系統(tǒng)成本