第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目的技術分析

【中玻網(wǎng)】針對第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目大量采用“雙面雙玻光伏組件+單軸跟進”技術方案的特點，進行了技術性、經(jīng)濟性的研究，通過分析得出，該技術方案使未來光伏發(fā)電系統(tǒng)平價上網(wǎng)、脫離相關部門補貼成為可能。

　　1光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計

　　根據(jù)通知中的技術要求，要建設擁有先進技術產(chǎn)品的光伏發(fā)電示范基地和先進工藝技術應用的示范工程，此類項目充分代表了行業(yè)先進的設計技術，依托技術創(chuàng)新，一方面提高發(fā)電量，另一方面降低建設成本，從而達到降低光伏發(fā)電系統(tǒng)度電成本的目的。

　　1.1組件選擇

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的發(fā)電單元是光伏組件，而光伏組件是由大量的太陽電池組合構成的。在組件的選擇上，需考慮目前已商業(yè)化應用的各種光伏組件的產(chǎn)業(yè)形勢、技術成熟度、運行可靠性、未來技術發(fā)展趨勢等，并參考“領跑者”項目的技術要求，通過技術性和經(jīng)濟性的綜合比較，選擇適合大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的光伏組件類型。

　　目前光伏組件的類別主要有：晶體硅(包括單晶硅、多晶硅)光伏組件和薄膜(包括非晶硅、硒化銅銦、碲化鎘)光伏組件。當前市場生產(chǎn)和使用的光伏組件大多數(shù)是晶體硅光伏組件，其比例約占87%�！邦I跑者”項目中對于光伏組件的工藝要求主要集中在晶體硅電池及背電較鈍化技術(PERC)、異質結技術(HIT)、叉指背接觸技術(IBC)、電較繞通背接觸技術(MWT)，以及硅片的黑硅、n型技術。但是由于電池的產(chǎn)業(yè)化要求和工藝復雜性，目前僅PERC工藝取得了商業(yè)化進展，其他工藝還有待優(yōu)化。因此，目前折中的方法是對PERC工藝和HIT工藝進行升級，采用以玻璃背板代替?zhèn)鹘y(tǒng)PVC背板的雙面雙玻光伏組件。

　　雙面雙玻光伏組件的優(yōu)點主要為：1)雙面發(fā)電可以帶來更多的發(fā)電量;2)雙玻光伏組件可以帶來更高的耐用性，較傳統(tǒng)背板而言，其還具有零透水、抗UV老化和抗降解腐蝕的特征。在目前技術可行的情況下，第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目的投標單位大部分都采用了雙面雙玻光伏組件。

　　1.2支架方式

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)常見的支架方式分為固定傾角支架系統(tǒng)和自動跟進支架系統(tǒng)兩大類別。其中，自動跟進支架系統(tǒng)可分為單軸跟進支架系統(tǒng)和雙軸跟進支架系統(tǒng)，按照控制方式又可分為主動跟進支架系統(tǒng)、被動跟進支架系統(tǒng)及復合式跟進系統(tǒng)。

　　在第三批光伏“領跑者”項目中，為了滿足技術領跑的要求，在提升發(fā)電量方面，項目一般采用自動跟進支架系統(tǒng)。其中，單軸跟進支架系統(tǒng)以佳傾角固定的方式自東向西跟進每天的太陽軌跡;雙軸跟進支架系統(tǒng)在跟進每天太陽軌跡的基礎上，還可根據(jù)太陽軌跡的季節(jié)性位置調節(jié)支架的傾角。

　　根據(jù)太陽軌跡的季節(jié)性位置，不同緯度地區(qū)的佳傾角也不同，因此，采用不同的跟進方式得到的發(fā)電量提升的程度也不同。根據(jù)以往的經(jīng)驗，以及大量已建成的光伏電站的發(fā)電量數(shù)據(jù)，結合目前幾種支架方式商業(yè)化設計的成熟度情況、占地面積及安裝運維情況等，對幾種支架方式進行了比較，結果如表1所示。

　　由于大多數(shù)“領跑者”項目采用了雙面雙玻光伏組件，支架再選擇一種合適的跟進系統(tǒng)，可以進一步提升組件背面的發(fā)電量。從第三批“領跑者”項目的技術方案來看，大多數(shù)項目選擇了單軸跟進支架系統(tǒng)。

　　2系統(tǒng)技術方案的數(shù)據(jù)分析

　　通過實際光伏發(fā)電項目對“雙面雙玻光伏+單軸跟進支架系統(tǒng)”技術方案(下文簡稱為“‘雙面雙玻+單軸跟進’方案)的數(shù)據(jù)進行分析。筆者于2017年7月12日對內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗獨貴塔拉鎮(zhèn)的億利200 MWp庫布其沙漠自然太陽能治沙發(fā)電項目進行了考察。該項目中有336 kWp采用了“雙面雙玻+單軸跟進”的形式，筆者選擇此試驗區(qū)域進行數(shù)據(jù)分析。

　　由于此“雙面雙玻+單軸跟進”集成方案示范區(qū)在筆者去考察前的6月份剛剛并網(wǎng)，因此現(xiàn)場只收集了2017年6月24日～7月11日的發(fā)電量數(shù)據(jù)。將本方案的數(shù)據(jù)與同項目中采用“常規(guī)多晶硅光伏組件+固定傾角支架系統(tǒng)”技術方案(下文簡稱為“‘常規(guī)多晶硅+固定傾角’方案”)的部分進行對比，具體情況如圖1所示。

　　從圖1可以看出，隨著太陽輻照度的變化，2種技術方案的發(fā)電量變化率也不相同。太陽輻照度越低，2種技術方案的發(fā)電量差距越小;隨著太輻照度的增強，2種技術方案的發(fā)電量差距也在加大。其中，“雙面雙玻+單軸跟進”方案的優(yōu)勢明顯。

　　為了方便分析太陽輻照度的變化與“雙面雙玻+單軸跟進”方案增加的發(fā)電量的相關性，計算出同一天內“雙面雙玻+單軸跟進”方案的發(fā)電量與“常規(guī)多晶+固定傾角”方案的發(fā)電量的電量差，然后用該差值與太陽輻照度做出散點圖，以分析二者的相關性，具體如圖2所示。由圖2可知，二者之間的相關性基本可以證明之前提出的“采用單軸跟進系統(tǒng)可以進一步提升雙面組件的發(fā)電量”這一觀點。

　　從現(xiàn)場運維人員處了解到，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中，“雙面雙玻+單軸跟進”方案的發(fā)電數(shù)據(jù)為逆變器側讀數(shù)，“常規(guī)多晶+固定傾角”方案為關口表讀數(shù)�？紤]到由逆變器到箱變、箱變到關口表的損耗，按常規(guī)設計時的線損計算，值為3%。

　　2種技術方案發(fā)電量提升比例的計算式為：

　　計算后可得出，發(fā)電量的提升區(qū)間為16.16%～23.9%。

　　3經(jīng)濟性分析

　　在第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目中，選擇內蒙古自治區(qū)達拉特旗庫布其沙漠經(jīng)濟先導區(qū)光伏發(fā)電應用“領跑者”基地規(guī)劃為例進行分析。該項目基地的投標報價均價為0.393元/kWh，其中，特變電工新疆新能源股份有限公司(以下簡稱“特變電工”)的報價為0.32元/kWh。從報價結果來看，該基地基本具備平價上網(wǎng)的可能。

　　根據(jù)林洋新能源研究院[2]公布的數(shù)據(jù)顯示，截至目前，若采用“雙面雙玻+單軸跟進”方案，基礎管樁數(shù)+跟進支架的綜合造價為1.35元/Wp，雙面雙玻光伏組件的造價為3.2元/Wp。相同容量下，比采用傳統(tǒng)光伏組件時的建設成本增加了0.7元/Wp，再結合發(fā)電量16.16%～23.9%的提升區(qū)間，可推導出“雙面雙玻+單軸跟進”方案的度電成本(LCOE)下降空間在0.03～0.09元/kWh之間。

　　根據(jù)以上分析，當時該項目還不足以支撐特變電工報出的0.32元/kWh的低價。支撐該公司報出低價的非常大可能原因是未來技術發(fā)展而引起的成本大幅降低。

　　4存在的問題

　　雖然，第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目普遍采用了“雙面雙玻+單軸跟進”方案，但其還存在一定的限制條件，具體包括：

　　1)背面發(fā)電量的增益與地面反射介質有關。采用該運行模式時必須對項目所在地的情況十分了解，才能將背面增益估計準確。

　　2)單軸跟進支架系統(tǒng)安裝受地形限制。根據(jù)不斷雙向優(yōu)化，從而達到度電成本接近平價，為2020年光伏“去補貼”做好技術準備。

　　3)光伏行業(yè)自身正在通過技術的創(chuàng)新不斷進行優(yōu)化設計，一方面，行業(yè)在不斷提升光伏電站的發(fā)電量;另一方面，行業(yè)在不斷控制電站成本。通過對度電成本計算式的分子、分母不斷雙向優(yōu)化，從而達到度電成本接近平價，為2020年光伏“去補貼”做好技術準備。

　　5總結

　　第三批光伏發(fā)電“領跑者”項目普遍采用了“雙面雙玻光伏組件+單軸跟進”技術方案，本文對該技術方案進行了技術性和經(jīng)濟性研究，并通過實際項目對技術方案的數(shù)據(jù)進行了分析，其可使未來光伏發(fā)電系統(tǒng)平價上網(wǎng)成為可能。廠家技術給出的條件，單軸跟進支架系統(tǒng)不能在坡度大于15°的場所運行，必須是在平緩區(qū)域運行。而目前運用在山地項目中的單軸跟進支架系統(tǒng)，還沒有成熟可用的技術。