基于光伏发电平价上网的系统超配经济性分析

肖国梁

【摘  要】经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。发电平价是维持光伏持续发展的生命力。一直以来，较高的上网电价和发电成本都是制约光伏产业发展的一大因素。2017年光伏发电的平均上网电价为0.94元/kWh，发电成本在0.5-0.65元/kWh，与其他各发电形式相比最为昂贵，并且一直居高不下，在价格上缺乏竞争力。因此整个光伏产业的发展还是出于政策和补贴驱动的阶段，发电平价才是维持其持续发展的生命力。本文就基于光伏发电平价上网的系统超配经济性展开探讨。

【关键词】平价上网;容配比;系统超配

引言

取之不尽用之不竭的太阳能是唯一可以完全满足人类社会可持续发展的能源。太阳电池能将太阳能转换为电力的形式加以利用是最直接、最简单的方法了。其大规模的应用不仅能逐步替代传统化石能源的消耗，而且可避免经济发展过程中对周边环境的破坏。随着人们对太阳电池关注度的提高，采用不同技术、工艺及材料的太阳电池被研制出来，而其光电转换效率等其他各项性能均在不断提高，生产成本也在持续下降。目前商业化的太阳电池中，晶硅、非晶硅薄膜、碲化镉薄膜太阳电池几乎占据了全部的光伏发电市场。在科学技术不断进步以及太阳电池产能快速扩张的情况下，太阳能光伏发电极可能达到平价上网，使全人类共享绿色能源。

1伏平价上网的路径

在探讨平价上网路径时，首先要确定平价上网中的“价”是多少。

图一我国电价的分类

图1中，发电侧的上网电价（不含补贴）低于配电侧的销售电价。光伏项目由于其规模大小灵活的特性，既可在发电侧并网，又可在配电侧并网。目前，光伏的标杆电价在0.80～0.98元/kWh之间，从价格较高的销售电价来看：（1）一般工商业电价峰平谷均价约在1元/kWh，如果在工商业用电侧并网，则光伏已实现了平价上网;（2）大工业电价一般在0.6～0.9元/kWh之间，如果在大工业侧并网，则光伏已接近实现平价上网;（3）居民和农业售电电价由于享受国家的交叉补贴，价格较低，一般约在0.5元/kWh，距离光伏电价较远。高电价的一般工商业、大工业项目的用电量可占到全社会用电量的85%以上。可见，如果在配电网侧选择合适的项目并网，则光伏已基本实现平价上网的目标。目前，发电侧火电项目的脱硫标杆电价在0.25～0.5元/kWh之间，远低于光伏标杆电价。单从绝对电价来看，光伏要在发电侧实现平价上网，还有很大的差距。综上所述，光伏要实现平价上网，最快的途径就是以分布式的形式在用户侧并网，这是煤电、水电、核电等形式所不具备的特性。因此，扫清分布式光伏发展的障碍，是光伏实现平价上网最有效的途径;要在发电侧实现平价上网，必须大幅降低光伏项目的度电成本。

2光伏发电平价上网的可行性

从光伏产业发展史可以知道，不论是晶硅太阳电池、薄膜电池还是其他类型的太阳电池，其转换效率每年均有所增加。而年峰值日照小时数的增益也可理解为太阳电池组件效率的提升，因此技术的不断进步是实现“平价上网”的另外一条途径。虽然对于晶硅太阳电池组件目前的技术来说，较大程度的降低其成本是非常困难的事情。此外，第三代新概念太阳电池的研制成功也为光伏发电的平价上网提供了另外一条路径。而随着光伏产业的快速扩张导致的产能过剩或许会加速实现光伏发电的平价上网。此外，光伏发电不仅仅是利国利民的好事，也为整个世界的和平、绿色发展作出贡献，因此国际CDM机制就光伏项目所做的减排贡献会提供一些资金支持，同时政府也可能为进一步推广光伏发电的应用而出台优惠的政策及相应的资金奖励。这些额外的资金收入将会进一步降低光伏发电的度电成本。

3基于光伏发电平价上网的系统超配经济性分析

3.1光伏发电平价上网（GridParity）路线图

目前光伏发电成本显著高于传统能源发电度电成本，但伴随传统能源发电价格不断上涨，光伏发电成本的下降过程，在未来某一时点也可称为临界点，两者发电成本必然存在价格交点，这个时点就是光伏发电平价上网时点。对于光伏发电平价上网问题，欧盟对以往批发电价的年均增长率预期在5.7-6.7%。结合我国电价历史演变，我们将上网电价设置在年均增长6%的水平。以往几年，我国各地区燃煤发电机组脱硫标杆上网电价分布在0.25-0.52元/千瓦时区间，全国平均水平为0.4元/千瓦时，按照年均6%的电价增长率，则到2015年左右煤电标杆上网电价将达到0.48元/千瓦时。同时我们的测算发现：到2018年在光照有效利用小时数1700小时以上（增值税50%优惠），10kW-50kW光伏发电系统将实现0.60元/千瓦时的发电侧平价上网。到2017年在光照有效利用小时数1700小时以上的地区，光伏发电系统将实现0.57元/千瓦时的发电侧平价上网。到近两年在光照有效利用小时数1200小时以上的地区，光伏发电系统将实现0.68元/千瓦时的发电侧平价上网。这意味着我国绝大部分地区装机规模兆瓦级的光伏发电系统，都将实现发电侧平价上网。研究结果显示，不同装机规模不同光照资源的光伏发电成本是不尽相同的，但实证结果同时向我们呈现：光伏平价上网必然是从光照资源条件好，光伏系统装机容量大的地区开始，逐渐扩展到资源小件有限，装机规模不大的地區。

3.2最优容配比的设计思路

容配比并不是越高越好，它涉及到辐照资源、环境温度、组件和直流设备成本、土地费用、电价水平、弃光率、限光率等多种因素，并且要基于“度电成本LCOE最低”的原则去优化设计。首先，需要根据项目地的经纬度、海拔、时区等信息，导入Meteonorm最新版气象数据，得到该地区的水平面辐射量、环境温度等边界条件。其次，借助PVsyst软件，设定光伏组件的前后间距、安装倾角、系统的初始容量、逆变器参数，设定线缆损失、组件衰减率、故障率、温度损失等损耗，得到仿真后的系统效率和发电量。最后，根据财务数据（投资、当地政策电价、贷款利率、折现率、运维成本等），结合估算弃光率和转化后的交易电量，计算每个容配比下的投入和产出。通过对比不同容配比下的投入产出最小值，根据度电成本（LCOE）财务模型计算度电成本，在所有的度电成本中寻找最小值，得到最佳容配比。

结语

对平价上网时光伏发电系统装机成本及其构成单元的价格下降情况分析得出，随着光伏产业的继续扩张、光伏技术的持续进步以及国内外相关优惠政策的陆续出台，光伏发电平价上网的目标是可以实现的。

参考文献：

[1]吕荣洁.光伏离平价上网仅有一步之遥，日后的发展空间更大[J].新能源经贸观察，2018，59（4）：39-41.

[2]张运洲，黄碧斌.中国新能源发展成本分析和政策建议[J].中国电力，2018，51（1）：10-15.

[3]傅旭，苗淼，李富春，等.青海电网光伏接纳能力研究[J].陕西电力，2019，45（4）：21-25.

（作者单位：鲁能集团青海新能源有限公司）