2016年新光伏領跑者計劃不僅強調了技術先進性,還增加了競價上網的內容,對光伏領跑技術基地采用招標、優選等競爭性比選方式配置項目資源。將電價作為主要競爭條件,這要求投資主體在保證技術先進性的前提下具備價格優勢。對于光伏設備制造企業,只有加大技術創新來降低度電成本,才能在領跑者競爭中脫穎而出,最終促成平價上網光伏夢。
1.4 各領跑基地安裝環境特點
不同領跑基地光伏電站規劃容量及安裝環境特點如表1所述。
表1 光伏領跑技術基地概述
2 “因地制宜,科學設計”——光伏領跑者項目之逆變器選型指南
2.1 “因地制宜,科學設計”選型綱領
因地制宜,科學設計——即根據光伏電站所處環境和電網接入要求,合理選擇逆變器,滿足電站建設方、投資方、運營方以及電網等相關多方在高效、安全、智能和友好方面的價值需求,使得各方共同利益最大化,促進光伏行業健康、有序發展。光伏領跑者電站建設規模較大,安裝環境復雜,電網友好性要求高,因此,結合各類型逆變器的特點,一般采用集中式逆變器或組串式逆變器。
集中式逆變器:主要特點是單機功率大,每瓦系統成本低,設備數量相對少,后期運維方便,運維成本低,可靠接受電網調度,接入電網更友好。因此在全球5MW以上容量的大型電站中使用率為98%。目前國內的主流機型以500/630kW為主,功率、電壓等級和集成度不斷提高,集成升壓變壓器和環網柜的應用需求不斷增多。歐洲及北美等地區主流機型單機功率1MW甚至更高,德國SMA公司今年推出了單機功率5MW、集成中壓變壓器的一體化解決方案。
組串式逆變器:單機功率在2.5~100kW之間。主流機型單機功率30~60kW,單個或多個MPPT,一般為6-20kW一路MPPT。該類逆變器每瓦系統成本相對較高,由于單機功率小,具有多路MPPT,因此主要用于復雜山丘、農業大棚等電站。
根據平坦地面電站、水面電站、復雜山丘電站安裝環境特點,根據“因地制宜,科學設計”的逆變器選型理念,給出不同電站的推薦方案如表2所示。
表2 光伏電站類型及適用逆變器方案
2.2 平坦地面電站——集中式方案優勢明顯
。1)集中式初始投資節省0.22元/W,度電成本LCOE降低2分/kWh
光伏領跑者基地投資主體評分標準中電價水平占總分值的30%左右,是占比最大一塊,因此電站建設除了關注技術先進性指標外,需更加注重投資成本及光伏電站生命周期內LCOE(Levelized Cost of Electricity, 度電成本)。分析顯示,集中式1.25MW比1.6MW組串式方案初投資節省約0.22元/W,100MW可節省2200萬。以陽泉50MW電站為例,1.25MW集中式比1.6MW組串式方案,系統度電成本LCOE降低2分/kWh左右,內部收益率IRR提升0.7%。
圖4 1.25MW集中式與1.6MW組串式方案投資收益對比
。2)多個實際電站運行結果表明:平坦地面電站,集中式和組串式發電量持平
選取運行時間長達一年以上的多個實際電站,進行發電量數據對比,發現在安裝面平坦、組件朝向一致、無遮擋的電站,集中式與組串式方案發電量持平,如表3所示。
表3 實際電站集中式與組串式方案發電量對比(發電量取自35kV側電表)
(3)100MW電站,集中式25年運維成本節省超1000萬元
通過對比集中式和組串式方案在100MW電站的運維數據可以看出,發電量損失二者相當。由于組串式成本高,設備數量多,因此維護成本集中式更低。同時,百MW級大規模電站占地面積大,逆變器安裝分散,維護人員花在路途上的時間將遠高于進行設備更換的時間,且需要投入更多運維人員,運維人力成本高。
表4 集中式和組串式運維費用對比(100MW電站,假設0.5%的逆變器故障率計算)
(4)集中式方案設備數量減少10倍以上,電網接入更友好
各領跑者項目基地規劃電站容量均500MW以上,電站規模較大,因此,在調度響應、故障穿越、限發、超發、平滑、諧波限制、功率變化率、緊急啟停等方面都有嚴格要求。相同容量電站,組串式逆變器數量是集中式的10倍以上,且集中式逆變器單機功能強大,通訊控制簡單,能夠穿越故障的概率遠大于組串式逆變器。集中式逆變器臺數少,可快速實現閉環控制,組串式方案數量多存在調度可靠性的風險。
圖5 集中式與組串式方案調度響應對比
實際應用案例。集中式解決方案不斷發展,從最初的集中式逆變器加配電房,發展到以集裝箱為載體的箱式逆變器,再到集成中壓系統的箱式中壓逆變器,整體方案不斷成熟完善。集中式逆變器已廣泛應用于高溫、低溫、高海拔、沙漠、沿海等各種惡劣環境中。
圖6 平坦地面電站應用案例
作者:嚴信 來源:陽光電源
責任編輯:dongyiqiang