时间:2023-02-22 19:44:27
关键词:发电;光伏;投资
中图分类号:F540.34 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2017)001-000-01
光伏发电企业发展影响光伏发电市场的发展,为进一步研究光伏发电项目投资问题特点,探究解决的方法和途径,首先分析总结光伏发电投资项目的特点及其存在的问题分析。
一、光伏发电企业投资项目的特点
1.需要大量的资金
太阳能光伏发电项目得先支付或预先支付大量资金。光伏发电项目由于自身的特点要求项目前期投入大,资本成本较高,持续投入期长,所以光伏发电项目需要投资者仔细小心的分析和决策。
2.项目施工期长
光伏发电项目整个周期可能会达到几十年的时间,所以项目投资者必须承担巨大的资金需求压力和市场价格供需的波动风险。
3.变现能力差
整个光伏发电项目周期冗长,需要大量资金,整体造价昂贵,交易机会小,资金流动性小,对投资者的资金供应链是个巨大的考验。
4.受政府政策波动较大
光伏发电综合发电成本是传统发电项目的两倍以上,一旦政府下调对光伏发电项目或者企业的补助,这对整个市场和项目都是巨大的冲击。
5.电资源并网风险
由于太阳能光伏发电具有不确定性,极易受到自然灾害、环境变化的影响,对电力公司的调控和运行要求很高。长时间不稳定的功率电压对整个电网的设备损耗提出了严峻的考验。
6.发电量下降
光伏发电对光照的要求相当的挑剔,接连的阴雨天气都很容易造成供电量的下降。这都直接影响了整个发电项目的效益。
二、光伏发电项目投资决策的影响因素分析
光伏发电项目在规划、建成、和投入运营、获利的阶段无不是受到市场优胜劣汰的影响。同是还要受到政府相关的补贴政策等的影响。所以影响项目投资决策和项目投资的因素众多,未知的风险贯穿整个光伏发电项目投资的过程。通过对光伏发电项目产业特点和经济学原理,总结出以下两个因素。
1.光伏发电项目的发电成本和项目投资收益率
光伏发电项目风险多,包括项目招标、开始施工到投入产出的项目全寿命周期过程中,光伏发电项目的设备和公司管理水准、还有项目进度和设备技术等风险因素的变动都会间接或者直接的作用在光伏发电投资项目的发电成本和资本的投入上。还会因为一些设备的质量,人员的素质影响到光伏发电项目发电效率、产出稳定性,最后作用在利润的回报和投资者的回报上,影响投资者做出理智的决策。
2.影响光伏发电项目投资的政策和环境因素分析
环境的变动和政策的变动一直以来的都是影响光伏发电项目投资的主要因素之一。最后又直接作用到投资者身上,影响他们对太阳能光伏发电项目的投资决策。接下来我们将着重分析环境变化和政府政策变动情况下对投资者投资决策的影响。
(1)社会经济发展的影响
世界经济形势的不断好转,环境保护的需要和清洁能源的需求增长推动了光伏发电市场的发展。社会经济发展的不确定性,电价机制、环境保护、经济结构等的变化影响光伏发电项目的投资决策。
(2)政府相关政策的影响
一国政府的利率财政政策和货币政策、产业管制政策、能源政策以及环保政等都会对影响光伏发电项目的投资决策。国家产业政策影响着光伏发电项目运营成本和投资收益。
(3)其他替代能源情况的影响
光伏发电项目也会受到其它能源消费情况的影响切,能源市场的各种变化、传统能源项目和风电、水电等可再生能源发电项目的发电价格、电力市场供需变化及发电成本等都会影响到投资者项目投资决策。
(4)电力市场方面存在问题的影响
电网与电源建设发展的相互协调、需求侧和电网方面相关技术及管理水平的影响、电力市场监管机制不完善的影响、现有发电企业对光伏发电项目市场力的影响以及发电企业与电网公司信息不对称的影响。
(5)气候等不可抗力引发风险的影响
光伏发电对光伏电站所在地的气候要求较高,气候的频繁变化导致光照时间不足、不可控的自然风险都会影响光伏发电效率和发电成本,降低项目投资回报率。
在光伏发电企业项目投资决策实务中,影响项目投资的诸多相互影响、相互作用,投资者在进行决策的时候需要结合多方面的因素做出合理的决策。
三、光伏发电企业项目投资问题分析
光伏产业发展过程中仍然存在T多问题,不仅影响光伏产业的可持续发展,也会影响光伏发电企业项目投资决策。
1.光伏发电产业的市场化竞争是光伏发电平价上网的前提。
2.目前我国光伏产品的原材料和主要市场在国外,国内市场与生产能力相比,十分狭小。
3.光伏技术研发投入有限,研发能力和技术创新能力薄弱,后劲不足。
4.光伏技术的滞后使环保问题与高能耗问题凸显。光伏产业的废弃物也会产生环境污染。
5.政府的产业政策不够细致,对光伏产业的行业竞争和产业发展的监管存在滞后效应。
6.电价补贴迟迟不能到位。对电站业主来说,迟迟没有收到可再生能源补贴电费是需要克服的主要困难之一。
7.部分地方政府要求电站开发企业交纳保证金,以确保企业能够按期推进项目。
参考文献:
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关键词:光伏;项目教学;双轨制;教学做一体化
中图分类号:G712 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)40-0181-02
一、学情假定
课程:《光伏发电技术》,128学时;学生:高职二年级,40人;前续课程:电工基础、PLC程序设计(西门子S7-200);设备:10台THSTFD-2型太阳能光伏发电系统实训平台;地点:教学做一体化教室;能上网。
二、教学项目设计初衷
怎样使学生“学有兴趣、学有乐趣、学有成效”,每个项目中都包含了若干可体现学生阶段性学习成果的部分。如:图、表格、数据、截图等。让学生每完成一步,都有小小的成就感,这样也能内部驱动学生更好地完成后面的任务。
完成项目的过程由简单到复杂,每个项目都由若干子项目构成,这些子项目也是由易到难,即相对独立,又彼此联系。
遵循高职学生喜欢动手、喜欢探索、不喜欢课本和老师说教的特点,通过任务驱动方式使学生先“行”(操作)然后“知”(总结积累)。
每堂课涉及设备中的2~3个模块,每个模块涉及一部分。这样做有两个目的一是希望借此体现工作过程的完整性,提高学生兴趣;二是提高设备利用利率,促进学生的协作和竞争,交流和互学。
三、针对《光伏发电技术》课程所做的课程整体项目设计
THSTFD-2型太阳能光伏发电系统实训平台主要包括5大模块,分别是:模拟光源跟踪装置:设备安装、认识模拟能源控制单元:PLC编程、接线能源转换储存控制单元:接线,升压控制原理,单片机调节占空比,PWM驱动,电量表参数设置并网逆变控制单元:接线、逆变原理、并网能源监控管理单元:接线、通讯连接、监控软件的使用等。其中各模块都有其突出的知识点也有内容交叉和重复。将这些模块内容重新排列组合,可设计成12-15个教学项目,在项目顺序上遵循学生的认知规律,在项目内容上由易到难,在项目教学组织中,可采用4人一组、二人一组及单兵作战方式。如:初级项目(强调安全操作规程,需重复加深印象):4人一组,共同完成一个任务。内部分工比如:一人朗读实训步骤、一人操作,一人记录数据,一人统筹提醒安全注意事项,然后交换。中级项目(强调协作、交流,提高设备利用率,提高学习效率):四人两两分工分成A组、B组,如:A组PLC编程,B组接线(小组内商量探讨),各自任务完成后,A、B组互教,并互相评价学习效果。高级项目(强调技能、速度、解决问题的能力):四人分工明确、配合默契,共同完成复杂任务及故障的排除。
四、课堂教学之微观设计
选择两个中级项目。
项目A:光伏组件输出特性分析及MPPT。
1.伏安特性曲线绘制。
2.最大功率点跟踪。
项目B:光伏输出电量参数采集及显示。
1.旋思监控软件运行。
2.使用监控软件采集光伏输出电压、电流值。
3.使用监控软件采集光伏输出功率。
五、教学组织
每四人使用一台实训设备,两两分组,A组两人完成项目A(8学时),B组两人完成项目B(8学时),A组、B组同时进行,互不干扰;各自完成项目后,A组将成果及知识传授给B组,B组将成果及知识传授给A组,然后AB组互换任务,A组完成项目B,B组完成项目A。AB组均完成AB项目后,交流互取所长、互评知其不足。
以A组项目光伏组件输出特性分析及MPPT为例:
教学过程:(1)教师准备详细的安全操作规程,每个任务难度不大,可操作性强,学生可以直接上手。(教师课前准备,工作量较大)。(2)教师布置任务,学生阅读下发资料,二人边阅读边预演,确保安全规范操作。(学生看)。(3)学生开始操作设备,二人协作配合,边操作、边记录,有疑问处和老师沟通。(学生做)。(4)操作并记录完毕,进行知识点总结,并完成老师所留理论作业。(学生想)。(5)将本项目所学讲解给两一组同学听。(学生讲)(6)两个任务完成后,两组互评。(学生评)。(7)老师讲解两个项目的重点、难点。(学生听)(8)老师评价给分。(教师总结)。
六、教学内容
七、教学效果展示与评价
八、教师总结关键理论点
教师将就下面几个问题进行总结和讲解,可借助学生成果展开教学,可采用文、图、视频等方式。
1.光伏输出特性(基础)。
2.温度、光照强度的变化对光伏输出特性的影响(提高)。
3.DC/DC boost原理(重点)。
4.最大功率点跟踪(难点)。
九、后续教学内容建议
【关键词】光伏电站施工与调试;课程建设;探索与实践
0 引言
光伏发电作为一种新兴的绿色能源,近几年来在国内外都有了较快的发展。国内也有部分高职院校开设了光伏相关专业,但目前这些专业大多侧重于光伏产业链的中上游,即光伏电池、组件及其材料的加工和制作,而光伏电站施工与调试课程的探索和实践相对较少。下文拟对光伏电站施工与调试课程建设的探索和实践进行总结。
1 明确课程目标,寻求课程特色
光伏电站施工与调试是光伏应用技术专业的一门职业能力核心课程,主要内容是各类光伏电站的施工和调试,具有很强的操作性。本课程总课时96学时,其中理论课40课时,实践课56课时。通过本课程的理论教学和实践训练,学生除掌握光伏电站施工的必要的基础理论和知识外,还要具备光伏电站的施工和调试的能力,以达到培养高技能人才的目的。
光伏电站施工与调试是一门实践性很强的课程,在课程的整体教学设计上,为了更好的与实践相结合,锻炼学生的动手能力,本课程采用了项目式教学,在项目的选取上充分利用学校和地方资源,采用的项目和课程分配如表1所示。三个项目分别涵盖了离网、分布式和集中式三种类型的光伏电站,同时安装地点包含了地面和屋顶两种安装量最大的地点。通过三个项目的学习和实践,学生能够基本掌握各种光伏电站的施工和调试。
2 基于工作过程的教学内容
本课程的内容完全根据实际光伏电站的工作过程来设置,项目一的教学内容如表2所示,根据离网光伏电站施工的过程将项目分为离网光伏电站施工准备、离网光伏电站基建施工、离网光伏电站电气设备安装和离网光伏电站调试四个子项目和施工技术准备、施工材料准备等12个教学单元,每个教学单元又根据实际工作过程分成2~3个教学任务。如施工技术准备教学单元设置了施工现场考察、施工图纸识读和施工图纸会审三个教学任务。
3 教学做一体化
本课程采用教学做一体化的教学方法,本课程采用的三个项目均是现实中的光伏电站,为本课程实施教学做一体化教学提供了保障。如任务组件的安装,首先,利用图片向学生介绍光伏组件的形状和规格,然后,利用视频向学生演示组件的安装过程,同时讲解组件安装时的要求和方法,接下来让学生分组开始安装组件,最后,对学生安装的过程进行点评,并总结组件安装的要点。
4 实训基地建设与校企合作
本课程的实训基地包括理学校的工南楼2KW离网光伏电站、机电大楼屋顶100KW分布式光伏电站和浙江中硅电子科技有限公司2.9MW集中式光伏电站,很好的满足了本课程的实践教学。
同时我们还与浙江中硅电子科技有限公司共同开发光伏电站施工与调试校企合作开发课程,浙江中硅电子科技有限公司拥有光伏电站施工队伍,可以为本课程的实践教学提供案例和素材,企业的工程师为学生进行实践课的指导,同时,还可以为学生提供光伏电站施工和调试的“实战”机会。
5 结束语
经过三年时间的课程建设和教学实践改革,光伏电站施工与调试课程已经批准为第二批校企合作开发课程,公开出版了教材,并建立了教学网站。当然,作为一门新兴课程,还有很多需要探索和完善的地方,我们将继续进行课程的建设的探索和实践。
【参考文献】
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关键词: 分布式光伏; 配电网; 网络损耗; 仿真分析
中图分类号: TN911?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)06?0158?05
0 引 言
随着低碳经济发展,我国分布式光伏发电迎来了快速发展阶段。近年来,国家充分重视分布式光伏技术应用,出台的一系列法规、政策极大地推动了分布式光伏发电的发展。由于分布式光伏发电系统受天气情况的影响比较大,其功率输出具有随机性、波动性和间歇性等特点。因此,当大规模分布式光伏发电系统并网后,会给配电网运行带来各种各样的影响。分布式光伏的并网将很大程度地影响配电网潮流大小、方向,线路上的潮流分布情况决定了系统网络损耗的大小 [1]。分布式光伏并网给配电网带来的影响主要取决于电力系统的运行工况以及分布式光伏发电系统的并网及运行方案。
目前,国内外关于分布式光伏并网对配电网网络损耗影响方面的文献较少,文献[2?3]从改变分布式电源接入容量和接入位置的角度出发,讨论并研究了分布式电源并网对配电网网络损耗的影响;文献[4?5]在文献[2?3]的基础上,研究了DG的不同运行方式对系统网络损耗的影响。文献[6]从DG在不同接入位置的情况下,对系统的线路保护和重合闸的影响,并给出了相关研究结论。文献[7]研究认为若DG在负荷中心处并网,将会对系统电压分布有很大的影响,影响的大小取决于分布式电源的并网容量和并网位置。文献[8]研究了配电网网络损耗产生的物理分布机理。
国内外的相关研究中,专门针对分布式光伏并网对配电网网损的影响的研究比较少,因此,本文将根据分布式光伏并网的运行特点,利用DIgSILENT仿真软件对含分布式光伏并网的典型配电系统进行仿真分析,利用实际光伏项目的仿真结果,全面总结了接入分布式光伏后配电网网损的变化规律。
1 分布式光伏发电并网系统介绍
分布式光伏并网发电系统是通过把太阳能转化为电能,并通过光伏逆变器等电力电子装置将直流电变换为交流电后接入电网。为了提高分布式光伏发电系统并网运行的可靠性和安全性,光伏发电系统还需要最大功率跟踪环节和并网控制环节,以保证光伏阵列始终以较高的效率进行电能变换。光伏电池阵列、电力电子并网装置、最大功率控制等几部分构成了一个完整的光伏并网发电系统。并网光伏系统的结构如图1所示。
2 含分布式光伏接入的配电网网损计算
根据配电网线路上潮流流动的情况,与有功传输量相比,无功的传输量很小,因而网络损耗主要由有功功率的潮流决定。在分布式光伏系统并网前,配电网的潮流从电源到用户单向流动,但分布式光伏系统并网后,配电线路的潮流分布和电压分布都将发生变化,以1段输电线路为例,负荷模型采用恒功率模型[9],如图2所示。
分布式光伏系统在节点[i]处并网之前,第[k]段线路的网络损耗为:
分布式光伏在节点[i]处并网之后,分布式光伏的净注入功率为:
则第[k]段线路的网络损耗为:
式(3)中,[Sik]为接入分布式光伏电源后节点[i]的注入功率;[Ppv]和[Qpv]分别为分布式光伏电源的有功和无功;[Pik]和[Qik]分别为节点[i]的负荷的有功和无功;[Ui]为节点[i]的电压。
则分布式光伏系统接入前后配电网的网络损耗分别为[Ploss]和[Ploss′],计算式如下:
3 分布式光伏接入对配电网网络损耗的影响
传统的配电网属单端电源辐射状网络,潮流从电源到用户单向流动。分布式光伏系统的并网,会将传统的辐射状配电网结构变为多电源结构,潮流的大小和方向都将发生一定改变,潮流不一定单向地从变电站母线流向各负荷,有可能会出现回流和复杂的电压变化[7],进而带来配电网网络损耗方面的变化。具体来说,分布式光伏接入配电网,使得负荷分布和潮流变化呈现以下三种情况:
(1) 当分布式光伏发电系统的输出功率小于所有节点处的负荷需求时,分布式光伏系统的并网将不会改变配电网的潮流方向。
(2) 至少有一个节点处的负荷需求小于该节点处分布式光伏系统的输出功率,但系统的负荷总量大于该系统中分布式光伏发电的总输出功率。此时分布式光伏发电系统的并网有可能会使线路产生逆向潮流,从而增加某些线路的网络损耗,但整个系统的网络损耗可能会减小。
(3) 至少有一个节点处的负荷需求小于该节点处分布式光伏系统的输出功率,但系统的负荷总量小于该系统中分布式光伏发电的总输出功率。这种情况下,该系统将会通过变压器向上一级电网输送电能,目前这种情况是不允许的。因此,在现有相关规定对分布式光伏并网的审核和管理下,不会出现这种情况。
一般来说,线路上的功率流动越多,系统的网络损耗就会越大。当分布式光伏发电系统接入配电网后,分布式光伏的并网容量与系统负荷需求的相对大小、并网位置、运行模式、功率因数等因素都会改变系统线路上原有的潮流流动,并对网络损耗产生不同程度的影响。若从接入容量的角度考虑,当小容量的分布式光伏接入系统后,其输出的电能将使所在线路上网损减少。而若分布式光伏的容量足够大,以至于在满足负荷的基础上还能向电网倒送功率时,系统的网络损耗将有可能增加。总体来说,分布式光伏大多具有分布广、并网电压等级低、装机容量小等特点,其发电大多可以实现就地消纳。根据网络的拓扑结构和负荷需求,通过优化分布式光伏并网位置,合理设计并网容量,可减少配电网线路上的功率输送,降低网络损耗。
4 工程应用及效果分析
本文工程案例以泉州市南安阳光大地光伏项目作为分析对象。泉州市南安阳光大地光伏项目总装机容量为20 MW,共包含四个光伏子项目,综合考虑四个子项目并网的具体方案,选取并网方式较为典型的辉煌厂区光伏电站项目作为分析对象,对其进行建模仿真分析。分布式光伏的不同接入位置及不同接入容量,均对系统潮流流动有所影响,不同程度的改变了网损的变化。本节分析中,考虑辉煌厂区分布式光伏单点接入溪洲线典型供电模型不同位置和不同容量的情况,对光伏发电系统进行接入研究。
4.1 泉州阳光大地分布式光伏接入项目仿真模型建立
当以不同接入位置对其进行研究时,其接入容量取辉煌厂区光伏电站项目实际接入美林变溪洲线恒实支线bus3处的容量2.949 8 MW,分布式电源接入的具置以模型图中节点编号表示。以下所有分析过程中均以模型节点编号表示线路不同位置点。当以不同接入容量的变化对其进行研究时,其接入位置按照实际规划的接入位置bus3,接入容量按照110 kV美林变电站10 kV侧2#变所带线路总负荷1.525 16 MW的百分比变化,其中配电网参数见表1、表2、表3所示,典型供电仿真模型详见图3所示。
表1 变压器参数
4.2 泉州阳光大地分布式光伏接入项目对配网网络损
分布式光伏接入溪洲线不同位置时的网络损耗如图4所示。由图4和表4可知,单点接入分布式光伏之后,当接入bus1时网络损耗为0.983 354 MW,分布式光伏接入bus5时网络损耗最低,降至0.653 309 MW,降幅约为33.6%。分布式光伏单点接入典型线路模型不同位置对线路网络损耗的影响趋势整体是分布式光伏接入位置离线路末端越近,网络损耗越小。但由于分布式光伏接入容量为2.949 8 MW,小于溪洲线所带总负荷的大小,因此,根据分布式光伏接入位置的不同,网络损耗的变化趋势也不同,具体分析如下。
(1) 分布式光伏容量小于接入点位置下游线路所带总负荷
由表4可知,当分布式光伏接入bus1~bus5的情况下,分布式光伏容量小于接入点下游线路所带总负荷,因此在bus5之前,网络损耗的变化整体为递减趋势。但由于bus3和bus5所带负荷分别为4.13 MW、3.09 MW,均大于分布式光伏的容量,当分布式光伏接入bus3和bus5时,光伏所发电量全部被该支线负荷消纳,此时,减小了主干线路上的电能传输,因此,分布式光伏接入bus3和bus5时,网络损耗均比较小。
由上述分析可知,当分布式光伏容量小于接入点位置下游线路所带总负荷时,随着分布式光伏接入点离系统母线距离越远,系统的网络损耗整体呈下降趋势,且分布式光伏接入点所带负荷越接近分布式光伏容量,系统的网络损耗越小。
(2) 分布式光伏容量大于接入位置下游线路所带总负荷
由表4可知,分布式光伏接入bus6~bus10时,接入点下游线路所带总负荷小于分布式光伏的接入容量,且接入位置越靠后,所带负荷越小,当线路负荷小于分布式光伏的发电量时,线路上将会产生功率倒送,增大了线路上的功率流动,从而增大了网络损耗,由表4可知,当分布式光伏依次接入bus6~bus10时,网络损耗越来越大,但其网络损耗仍低于分布式光伏接入bus1时的网络损耗,因为分布式光伏接入位置越靠近末端,整条线路的电能传输距离越近,网络损耗也就越低。
由上述对分布式光伏不同接入位置对配网影响的分析可知,当分布式光伏的接入容量小于接入点下游线路所带总负荷时,随着分布式光伏接入位置离母线越来越远,网络损耗呈下降的趋势,但若某接入点的负荷大小和光伏出力之差的绝对值越小,此时的网损也越小,且有可能出现局部极小值的情况。当分布式光伏的接入容量大于线路所带负荷时,随着分布式光伏接入位置离母线越来越远,网络损耗呈现增加的趋势。
(2) 分布式光伏不同接入容量对配电网网络损耗的影响
根据阳光大地辉煌厂区光伏电站项目的实际规划建设情况,该项目以2.949 8 MW光伏发电接入美林变溪洲线恒实支线,即恒实陶瓷厂,在本节分布式光伏不同接入容量对配电网影响的分析中,分布式光伏全部按照实际情况,接入节点3恒实支线处,且接入容量按照溪洲线总负荷9.335 MW的百分比变化,仿真结果及数据如图5和表5所示。
由图5和表5可知,当无分布式光伏接入时,美林变电站2#变10 kV侧所带线路总的损耗为1.011 121 MW,分布式光伏的接入容量按照溪洲线总负荷的百分比递增,随着分布式光伏并网容量的增加,该系统的网络损耗越来越小,当分布式光伏接入容量等于溪洲线的总负荷时,光伏所发的电能完全由溪洲线自身消纳,且不需从系统额外获得电能。
此时,线路上流动的功率最小,网络损耗也最小。若分布式光伏接入容量继续增大,光伏所发电量除了供给溪洲线外,还有剩余,这种情况下,10 kV母线上会出现逆向潮流,增大了线路上的功率流动,网络损耗也随之增加。
5 结 语
本文根据并网光伏发电的出力特点,选取含分布式光伏并网的典型配电网系统,利用DIgSILENT软件对其进行建模仿真,根据仿真分析结果总结了分布式光伏接入配网对网络损耗的影响,可以得出以下结论:
(1) 分布式光伏不同接入位置对配电网网络损耗的影响
该种情况下,当分布式光伏的接入容量小于线路负荷时,随着分布式光伏接入位置离母线越来越远,网络损耗呈下降的趋势,但若某接入点的负荷大小和光伏出力之差的绝对值越小,此时的网损也越小,且有可能出现局部极小值的情况。当分布式光伏的接入容量大于线路所带负荷时,随着分布式光伏接入位置离母线越来越远,网络损耗呈现增加的趋势。
(2) 分布式光伏不同接入容量对配电网网络损耗的影响
分布式光伏的并网容量小于所接线路负荷功率需求时,随着光伏并网容量的增加,系统的网络损耗逐渐减小。分布式光伏的并网容量等于所接线路负荷功率需求时,此时,系统的网络损耗最小。分布式光伏的并网容量大于所接线路负荷功率需求时,随着光伏并网容量增加,电源上游馈线出现逆向潮流,线路功率流动增加,网络损耗随光伏并网容量的增加而增大。
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本研究采用模糊综合评价方法对光伏电站项目进行后评价,同时辅以层次分析法构建定性与量化结合的后评价综合指标体系。光伏电站项目后评价基本原则借鉴国内外研究成果,尤其是国际组织和发达国家项目后评价的成熟经验,光伏电站项目后评价应遵循的基本原则:一是定性与量化分析相结合,以量化分析为主;二是综合与单项分析相结合,以单项分析为主;三是动态与静态分析相结合,以动态分析为主。光伏电站项目后评价方法光伏电站项目具有产品生命周期长、一次性投资大、品质形成链式环节复杂、不确定因素多等自身特性,而光伏电站项目后评价又具有多方面性、多层次性、模糊性和同一层次不同因素重要性有所差异等特点,精确度研究的传统数学难以解决这类问题,作为研究和处理模糊现象的模糊数学应运而生,为后评价工作提供了数学语言和定量方法。本研究选用模糊综合评价模型进行项目后评价。模糊数学隶属度理论将边界模糊、难以量化因素的定性判断转化为定量评价,即运用模糊数学对受多重因素制约的事物或对象做出综合性评价。其基本原理是:首先确定被评价对象的因素集和评价集;再分别确定各因素的权重及它们的隶属度向量,获得模糊评价矩阵;再把模糊评价矩阵与因素的权向量进行模糊运算,并进行归一化,得到模糊评价综合结果[7]。2.3构建光伏电站项目后评价指标体系参考相关文献,考虑到光伏电站项目后评价所涉及的各方面,本文从实施过程、营运效果、社会影响和环境影响等4个方面构建综合指标体系,如图1所示。图1光伏电站项目后评价指标体系(1)实施过程。包括建设必要性(做正确的事)、施工效率(正确地做事),以及决定二者的路径指南(设计合理性)等二级指标。光伏电站建设可以在一定程度上满足我国经济快速增长对电力的需求,其宏观意义不言而喻。但具体到个别项目,又存在是否因地、因时和因事制宜等必要性研究的需要。设计合理性即考察其是否严格按照有关标准及规范确定项目的总体、专项和详细计划,明确其品质要求、技术路线及工艺程序。由于我国尚无光伏电站正式标准,因此暂时只能参照欧美相关规范考核。施工效率是考察项目建设实施过程在数量、质量、安全、进度、造价及现场管控等方面是否达到了设计规定的目标,总结项目建设机构组织、前期准备、招投标、施工监理等方面的成功经验或失败教训。由于光伏电站项目的特殊性,施工单位是否具有相应的土建、电建等多种资质,是否拥有高素质复合人才队伍,是至关重要的。(2)营运效果。营运效果是在项目建成并运营一段时间后,对项目运行实际情况达到预期效果的程度,或项目目标达成度进行对比分析,在锁定偏离度问题及找出成因的基础上,总结经验教训,提出改进和完善对策。光伏电站营运效果分析是项目后评价的核心环节。方法主要是对照项目立项书、可行性研究报告、项目评估报告、设计文件等要求,检查光伏电站营运后各项经济技术指标的实际水平。由于光伏电站营运受阳光等自然因素影响很大,因此,与常年稳定运行的火力发电设施不同,如发电量或维护成本的日、月、季、年水平等指标具有特殊重要性,评价指标只能取其年平均值。在营运效果中,财务效果是反映项目建设完成后是否达到预期效果的关键指标,可分为投资回收期与投资收益率两个三级指标。投资回收期反映光伏电站初始投资在多长时间后能够收回;投资收益率则反映电站运营为企业带来的直接收益。光伏电站初期投资大,很大程度上依赖政府补贴和贷款,若上述指标比较理想,则可增加企业还款能力,从而有利于其持续发展,由于篇幅限制,此处并未对三级指标进行分析。(3)社会影响。分别从对能源结构、产业结构和工业经济等影响考虑。光伏发电可以有效避免火力发电产生过量二氧化碳的弊端。太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源,光伏电站蓬勃发展必然对改善能源结构、进而促进整个经济结构低碳化、推动经济健康持续发展产生积极影响。(4)环境影响。相对火力发电,光伏电站无粉尘(PM2.5)、CO2和SO2等污染排放,是一种清洁的新能源,但可能对周边居民产生一定程度的光污染。因此,本研究设立生活和生态两个环境影响因子进行综合分析。
光伏电站项目后评价的实施步骤
本研究按以下步骤实施光伏电站项目后评价。(1)权重确定。在建立光伏电站项目后评价指标体系基础上,首先确定各指标权重。目前确定权重常用方法主要有层次分析法和熵权法。尽管后者是一种客观赋权法,不依赖主观评判,但基于光伏电站的特性,许多指标的值无法准确测量,故采用美国著名运筹学家T.L.Saaty最早提出的层次分析法。这是一种可将复杂的决策思路层次化,使决策过程涉及的定性因素与定量因素较好融合的方法。(2)建立评价指标集(U)。U是综合评价指标的集合,具有层次性,第一层为准则层,U={U1,U2,U3,…,Uj},第二层为子准则层,U={Ui1,Ui2,Ui3,…,Uij},i=1,2,3,…,j,以后各层依此类推。(3)建立评语集(V)。评语集即各指标所有的可能结果组成的集合,V={V1,V2,V3,V4,V5}={优、良好、中、及格、差},需邀请多位专家判断各指标在V集合中的所属元素。(4)确定权重集。由如上层次分析法确定了权重,第一层权重集为W={W1,W2,W3,…,Wj},第二层权重集为Wi={Wi1,Wi2,Wi3,…,Wij}。(5)单因素评价,建立模糊关系矩阵R。对各评价指标进行量化,即确定从单因素角度分析评价指标对各级模糊等级子集的隶属度,当所有指标隶属度计算完成后,即可得到模糊关系矩阵R。(6)模糊合成,得到S。S={S1,S2,S3,…,Sn},S=WR,“”代表算子。一般各评价因素对被评价对象并非同等重要,用权重集W对矩阵R进行综合,即可得到从整体看被评价对象对各评价等级的隶属程度。(7)综合评价结果。观察S集合中最大值对应的等级,表示被评价对象在该方面做得最好;再将上述S集合与分值相结合,可直观看到被评价对象在不同指标层的分值,具体体现其各方面的评价结果。
实证研究
中节能射阳光伏电站总投资3.88亿元人民币,由中节能太阳能科技有限公司和江苏振发太阳能科技有限公司分别出资80%和20%共同兴建,于2010年9月1日开工,同年12月26日竣工。电站坐落在江苏射阳临港工业区高压走廊下方,占用滩涂面积约800亩,一期规模为20MWp,运行期25年,年发电2300kwh。与火电发电机组相比,年节约8983t标煤,减排CO232246t。这里简要展开项目后评价的主要内容。首先建立指标体系如图1所示的,然后采用德尔菲法,选取10位专家征询意见,对上述指标进行判断,得出层次分析法需要的判断矩阵;再对判断结果做简单算术平均,最终得到5个判断矩阵。使用Matlab软件调用eig函数,得到各矩阵均具有满意的一致性,并得到权重分别为:W=(0.1378,0.5174,0.2282,0.1166),W1=(0.3520,0.4483,0.1996),W2=(0.2857,0.7143),W3=(0.6572,0.2270,0.1158),W4=(0.5,0.5)。根据如上建立的评语集,请之前10位专家再评分,综合后进行归一化,得到模糊隶属度组成的如下4个模糊关系矩阵:10.50.30.10.1000.40.30.300000.40.20.30.100R....20.50.30.200000.30.30.40000R....30.40.20.20.2000.20.30.20.3000.40.40.10.100R...40.60.40000000.50.5000000R......这里采用加权平均算子进行模糊合成,即:S1=W1*R1=(0.435,0.280,0.230,0.055,0.000),S2=W2*R2=(0.357,0.300,0.343,0.000,0.000),S3=W3*R3=(0.355,0.246,0.188,0.211,0.000),S4=W4*R4=(0.550,0.450,0.000,0.000,0.000),R=(S1,S2,S3,S4)。S=W*R=(0.390,0.302,0.252,0.056,0.000)。假定给评语集不同等级赋予的分值分别为90~100,80~90,70~80,60~70,60以下,取V=(95,85,75,65,30),分值为各个区间的中位数。则有F1=0.435*95+0.280*85+0.230*75+0.055*65+0.000*30=85.95,依次可得F2=85.14,F3=82.45,F4=90.5,总体得分为F=85.26。根据所搜集资料和如上分析,得到中节能射阳光伏电站具有良好综合效益的结论。其中,F4>F1>F2>F3环境效益为最好,其次为实施过程,第3为营运效果,最后为社会影响。在环境方面,与常规发电相比,光伏发电没有中间转换过程,发电过程不消耗传统资源,不产生温室气体,无工业三废。而本项目按系统理论寿命25年计算,年节约标准煤8983t,年减排CO232246t。本项目特色是利用滩涂,不仅不占用土地资源,而且发展渔业生产,开发观光农业,打造集绿色能源、生态、观光、科普教育等为一体的光伏发电基地,环境效益突出。在项目实施过程中,前期规划准备充分,设计方案水平较高,施工组织到位,资质健全,人员素质满足要求,很好完成了预期的数量、质量、安全、进度、造价及现场管控等各项指标。营运效果中的财务效果,以及社会影响指标不如前二者显著,这一方面因为该光伏发电项目规模经济效应不明显,未达到与常规发电相近的发电量,其对当地能源和经济结构转换难以产生决定性影响,项目本身财务效果短期亦难以显现;另一方面也表明,企业在扩大社会影响、加强与当地产业联动、发展多元化经营和降低整体营运成本上,还有很大拓展空间,需要着力挖掘。
发展光伏发电的建议
大力开发光伏发电内需市场相对欧洲多数国家,我国太阳能资源丰度与光伏开发利用度反差很大,光伏发电内需市场极其广阔。开发光伏发电内需市场既可缓解经济增长对电力供应和生态环境保护的双重压力,又可增强能源结构调整和经济结构升级的双重动力,可谓一举多得,是贯彻落实“十”关于“推动能源生产和消费革命,控制能源消费总量,加强节能降耗,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展,确保国家能源安全”精神的实际行动,应当高度重视、扎实推进。加强项目后评价对光伏发展的支撑力度目前对光伏电站建设存在一些认识障碍,如看到光伏产品遭受国外贸易壁垒便对内需市场悲观失望,将光伏电站一次性投资大与其生命周期成本混为一谈等等。这既表明我国光伏项目后评价很不到位,也说明发展这一软科学同样具有实实在在的硬道理。当前应加紧出台项目后评价相关法规和标准,首先强制规定对光伏电站等国家补贴的长期性重大项目必须进行规范的后评价。其次,应通过人才培养和引进加快项目后评价专业队伍建设,加强国际合作与交流,扩大和整合后评价专业机构,增强项目后评价能力,提高后评价服务水平。
对中节能射阳光伏电站的实证研究表明,大力开发光伏发电内需市场,完全符合《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《国家能源科技“十二五”规划》和《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》等产业政策,是美丽中国建设的必由之路。而光伏发电的可持续发展,除政策支持、资金投入和技术创新之外,规范的项目后评价不可缺失,它们其实是一种相辅相成、互相促进的关系,当前增强项目后评价能力,提高其服务光伏项目决策、实施和运营水平,为光伏产业发展真正发挥技术支撑作用,是当务之急。
关键词:新能源;光伏发电;产业发展
中图分类号:F426.61 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)015-000-01
经济发展离不开能源,近年来,世界范围内的煤、石油、天然气大量消耗,这些不可再生资源急剧短缺,同时也对我们的环境造成了严重的破坏。面对日渐严峻的生态环境问题以及能源短缺问题,发展可再生资源,优化能源的使用方式势在必行,由此可见,光伏产业的开发和研究都具有重大的意义。
一、光伏产业的发展背景
1999年底,石油价格10美元一桶,2005年,升至大约50美元,到了2009年,升至约100美元。石油价格大幅度的增加是由多种因素造成的,而最根本的原因是“供需失衡”。全球范围内面临着化石能源价格日益上涨的困境,所以可再生资源将扮演“拯救人类文明”的角色。目前,世界各国纷纷出台了中长期的可再生能源及光伏行业发展的规划。相比欧美发达国家,我国光伏产业发展起步迟,与风力发电相较,光伏产业的扶持政策也较少。
二、我国光伏产业发展中存在的问题
1.盲目扩张突出
我国光伏产业的发展存在非理性扩张的问题,例如江苏某太阳能生产企业,全盛时期的产业额高达13亿美元,但企业并没有把钱投资在太阳能核心技术的开发和研究上,而是继续投资在产业的扩张上,一味地追求增加利润,导致产能大幅度扩张,产量急剧增加,出现产能过剩的早期预兆。在这种情况下,企业还是认为有足够的市场,接着扩大产能,结果市场上产能过剩,企业之间低价竞争加剧,形成了全行业亏损的局面。
2.缺失核心技术
光伏产业是一个技术性要求较高的产业,目前,国内的企业在这方面还没有一个完善的人才梯队。持续稳定的发展依赖于科学技术的创新,强大的人才是技术创新的保障,我国在该方面的人才培养速度已经跟不上光伏产业的发展速度与规模,尤其是在高端领域,企业依靠海归和国外人才的现象屡见不鲜,所以,缺乏核心技术人才是光伏企业发展中面临的最大的障碍。
3.政府干预过多
国家大力扶持光伏产业,无论在项目审批、税收、用地、信贷上都出台了大量的优惠政策,这就给了投资商一个错误的信号,认为只要进入光伏产业就能赚钱,使光伏产业急剧发展,产能大幅度扩张,致使产能过剩,越来越多的公司濒临破产。
三、我国光伏产业的可持续发展思考
1.总结光伏产业的发展规律
国内光伏产业整体发展速度不断放缓,经营效益下降,造成这一现象的原因主要是国内光伏产业发展到了瓶颈期。在人口红利下,低廉劳动力成本促进了国内光伏产业的快速发展,但是“两头在外”的模式严重制约着国内光伏产业发展,即原材料进口价格高和产品出口利润低,导致企业利润微薄,企业发展情况不容乐观。为促进我国光伏产业的可持续发展,必须要深入总结和探寻光伏产业发展规律,针对风险采取一定手段和方法予以化解,并结合规律形成一整套的风险应对和发展体系,以真正推进我国光伏产业的发展。
2.开拓国内光伏市场
目前,国内光伏产业市场以海外为主,这样的经营和发展模式虽然能够为企业带来较为可观的经济效益,但是却非常容易受到外界因素和环境的影响。比如,技术壁垒的出现直接造成国内光伏产业海外市场销售额急剧下滑,许多企业都濒临破产困境。对此,在全新的市场形势之下,积极开拓国内光伏市场至关重要。首先,国内光伏产业应积极开展与政府之间的合作与联系,结合政府优惠政策积极拓展国内市场。特别是对于西北、中部等城市和地区,在自然资源贫乏的情况下,可利用光伏电站满足地区电力能源需求。其次,国内光伏企业应进一步加强技术创新和研究,研发适合于个人家庭的光伏产品,开拓全新消费市场,增强产业稳定性,实现产业的可持续发展。
3.降低光伏发电的成本
首先必须要加强技术创新和技术突破,光伏产业应与国内研究院和高等院校加强联合,通过长效科研攻关机制实现技术工艺上的突破,不断降低生产成本。其次,除了从生产角度降低成本之外,同样可以从使用寿命和维护角度,提升电站的整体使用寿命和效果,这同样也是有效降低发电成本的方法。
4.落实各项帮扶政策
作为重要新兴产业,光伏产业具有广阔的发展前景,对于能源短缺等危机都能够起到一定的缓解作用。但是,光伏企业前期投入较高,资金回收周期较长。对于光伏产业的发展,必须要有国家政府政策的大力帮扶和支持。
目前,全球范围内光伏产业发展较为可观,其中美国、德国以及日本等发达国家光伏产业发展速度较快,这与政府的大力扶持密切相关。针对光伏产业的发展,我国政府也相机颁布和推行了一定的鼓励优惠政策,但是在力度上仍有所不足。对此,国家政府必须要进一步加强对光伏产业的关注,调整光伏产业战略地位,制定光伏产业发展的优惠扶持政策,为光伏企业发展提供更为可靠的资金和技术支持。与此同时,为解决光伏产业所面临的资金瓶颈,国家政府也应该积极拓展资金获取途径,建设和开通全新的融资平台,为光伏产业发展提供更多支持。与此同时,也应看到一些单位紧盯政策,盲目上马项目,利用国家补贴政策,贪图眼前利益,靠政府补贴生存等。因此,在项目的立项、审批上就要求相关部门加以甄别。
四、结语
我国光伏产业在全新的发展形势之下,必须要不断总结和吸取长期的发展经验,通过技术创新和优化,不断降低光伏产业成本,协调国内外光伏市场,全面增强产业的核心竞争力,为我国光伏产业的可持续发展奠定可靠基础。
参考文献:
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[2]刘扬,郑洋.我国光伏产业可持续性发展对策探讨[J].环境与可持续发展,2013(10)
以广州地区建设的装机容量为10MW的并网光伏发电项目为例,进行光伏项目LCOE评估。本项目基本信息如下:装机容量为10MW;运行年限为25a;建设成本为8元/W;折现率为8%;首年发电量为1080万kWh;每年运行维护费用为96万元;系统年衰减率为0.8%;其他费用为24万元;所得税率为25%;增值税率为17%;系统PR值为80%;系统残值率为5%[11]。PR值(性能比)是国际上评价并网光伏电站性能质量的一个非常重要的指标,其值为系统实际交流发电量与理论直流发电量之比。PR值考虑了光伏阵列效率、逆变器效率以及交流配电设备效率等因素,在一定程度上体现了光伏电站的综合性能和质量。把以上初始条件带入公式(3)测算本项目LCOE水平,LCOE=0.85元/kWh。通过测算得出:以目前的行业技术经济水平,在广州地区建设一个装机容量为10MW的光伏发电项目,其LCOE水平在0.85元/kWh左右,与广州市脱硫煤上网电价(0.502元/kWh)相比,约高出0.35元/kWh。
2影响LCOE的典型因素及敏感性分析
光伏发电技术日臻成熟,为尽快实现光伏发电平价上网,降低光伏发电项目的LCOE是亟待解决的问题。对光伏发电项目而言,影响LCOE的典型因素包括项目单位造价、项目所在地的太阳辐射量、系统效率、系统衰减率、运营维护费用、逆变器等关键设备使用年限。因此要理清系统成本、发电量和电站生命周期中的其他因素间的联系,通过优化光伏系统设计施工质量以及完善运维管理体系等措施,尽可能降低项目的LCOE水平。下面将分析光伏系统单位造价、系统PR值、光伏组件衰减率以及太阳辐射量这4个典型因素,对项目LCOE水平的影响。本文选取广州、上海、深圳、北京、兰州和西宁等6个典型地点进行光伏项目LCOE比较与分析。6个地点的地理位置及年太阳辐射量数据见表1,其中太阳辐射量数据来自NASA。为清晰描述不同地点的光伏发电项目LCOE水平,在图1中标出了6个地点的年太阳辐射值。图1(a),(b),(c)分别展示了单位造价、光伏组件衰减率、系统PR值与太阳辐射量对项目LCOE影响作用的敏感性。测算条件如下:装机容量为10MW;单位造价为8元/W;PR值为80%;年衰减率为0.8%;折现率为8%。可以看出,系统单位造价、光伏组件衰减率与项目的LCOE水平呈正相关,系统PR值和项目地太阳年辐射量与LCOE呈负相关。因此,光伏项目选址、系统设计、光伏组件及逆变器等关键设备选型与采购、光伏系统安装、系统运行维护等各个环节都可能存在影响项目LCOE水平的因素。在进行项目选址时,尽可能选择太阳能资源条件好、空气洁净度高的地区;在进行光伏系统设计、设备选型时,要根据项目实际情况优化系统设计,提高光伏系统PR值;要遵循合理的运行维护方案,平衡系统运行维护的投入与产出,保证光伏项目处于最佳收益状况。从以上各个环节着手,方可最大程度地降低项目LCOE水平。由图1(a)可见,项目LCOE水平随系统单位造价的升高而升高。若系统单位造价为8元/W,当项目地太阳年辐射量由1000kWh/m2增至1800kWh/m2时,项目的LCOE水平将从1.038元/kWh降至0.577元/kWh。若某地太阳年辐射量为1300kWh/m2,当系统单位造价为6元/W时,项目LCOE为0.599元/kWh;当系统造价为10元/W时,项目的LCOE将升至1.297元/kWh。图1(b)展示的是光伏组件年衰减率与太阳年辐射量对项目LCOE水平的影响作用。可以看出,当组件年衰减率以0.1%的幅度变化时,项目LCOE变化幅度并不显著。当组件年衰减率从0.8%降低至0.7%时(在项目运营期25a内,光伏组件总衰减率从20%降低至17.5%),若太阳年辐射量为1300kWh/m2,项目LCOE将从0.792元/kWh升至0.798元/kWh。由图1(c)可知,项目LCOE水平随系统PR值的升高而降低。目前我国光伏项目的系统PR值绝大部分处于70%~80%。当太阳年辐射量在1300kWh/m2时,若系统PR值从70%升至80%,项目LCOE将从0.912元/kWh降至0.798元/kWh,降幅达12.5%。可见,提升系统PR值对降低系统LCOE水平的效果非常显著。
3我国光伏发电项目LCOE水平测算
以装机容量为10kW,500kW和10MW的光伏发电系统为例,对我国不同地区、不同光照资源条件的LCOE水平进行评估。评估边界条件如下:太阳年辐射量资源条件为1000~1800kWh/m2;系统效率为80%;光伏组件的衰减率为0.5%~0.8%;光伏发电系统运营年限为25a;3种容量发电系统的单位造价分别为10~14元/W,7~9元/W,6.5~8.5元/W。图2为针对不同装机容量、不同光照条件、不同建设成本等条件下的LCOE评估。由图2可知,装机容量10kW的光伏发电项目LCOE为0.6~1.1元/kWh;装机容量500kW的光伏发电项目LCOE为0.65~1.1元/kWh;装机容量10MW的光伏发电项目LCOE为0.5~0.9元/kWh。根据国家发改委《关于进一步疏导环保电价矛盾的通知》,31省市脱硫煤上网电价处于0.279~0.502元/kWh,因此根据我国光伏发电项目的LCOE水平测试结果显示,对于10MW以上装机容量的项目,通过对项目建设成本进行精确控制,在脱硫煤上网电价较高地区可首先实现光伏电力平价上网。
4光伏项目LCOE发展趋势预测
户用光伏发电项目的应用和推广,从某种程度上标志着光伏产业在人民日常生活中的普及程度,因此本文结合文献[10]的数据,就户用光伏发电项目LCOE水平的变化趋势进行了预测图3展示了FraunhoferISE针对LCOE的研究数据[10]。由图3可见,2013年户用光伏发电项目LCOE的平均水平为0.86元/kWh左右,其中平均PR为80%的曲线比较符合我国光伏发电项目的平均水平。观察这条曲线可知,根据目前光伏产业发展水平预测,2015~2030的15年,光伏发电项目的LCOE水平将从0.108欧元/kWh降至0.072欧元/kWh,折合人民币约从0.82元/kWh降至0.54元/kWh,降幅高达34%。本文分析显示,从目前我国光伏产业的发展状况来看,装机容量为10kW的光伏发电项目在不同单位造价、不同太阳辐照条件下的LCOE处于0.6~1.1元/kWh。该结论与文献[10]中的数据相吻合,通过这两组数据可以预测我国光伏发电成本的发展趋势。目前,我国居民生活用电价格在0.65元/kWh左右,如不考虑通货膨胀等因素,我国可在未来15年内实现光伏发电平价上网;考虑近年来化石能源发电价格逐年上涨的现实,我国有可能在未来10年,甚至更短时间内,迎来光伏发电平价上网的时代。
5结论
通过对LCOE定义及其计算方法的分析,总结出适合我国光伏发电项目的LCOE计算方法,并进行了不同容量的并网光伏发电项目的LCOE水平测算。依据当前光伏行业现状,通过对广州地区光伏发电项目LCOE的评估分析,得出LCOE水平在0.85元/kWh左右,比广州市脱硫煤上网电价高出约0.35元/kWh。对我国不同装机容量的光伏并网发电项目在不同光照资源等条件下的LCOE水平评估表明,装机容量为10kW,500kW,10MW光伏发电项目的LCOE分别为0.6~1.1元/W,0.65~1.1元/W,0.5~0.9元/kWh。本文采用文献[10]的数据就户用光伏发电项目LCOE水平的变化趋势所做预测表明,目前我国户用光伏发电项目的LCOE处于0.6~1.1元/kWh水平,考虑到近年来化石能源发电价格逐年上涨,我国可能会在未来10年,甚至更短时间内,迎来光伏发电平价上网的时代。
(一)推进分布式光伏发电应用是落实党中央、国务院决策部署的重要举措
光伏产业是我国为数不多的具有国际竞争优势的战略性新兴产业。目前,我国光伏电池产量占全球市场份额的70%,晶体硅光伏电池转换效率达到20%,处于世界领先水平,已经形成了包括硅材料、光伏电池、逆变器等较为完整的制造体系。近两年,在全球光伏市场需求增速减缓、国际贸易保护主义抬头、光伏产业发展不协调等多重因素作用下,光伏产品出口受阻,光伏产能出现过剩,光伏企业经营困难。党中央、国务院高度重视,总理和张高丽、马凯副总理等领导同志先后就光伏产业发展问题作出一系列重要批示、指示和部署。今年7月,国务院正式印发《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确提出了积极开拓国内光伏应用市场、加快产业结构调整和科技进步、规范产业发展秩序、加强并网管理和服务、完善支持政策等一揽子措施。大力推进分布式光伏发电应用,是《若干意见》的重要内容之一,是落实党中央、国务院决策部署的重要举措,对于促进光伏产业持续健康发展,保持和巩固既有优势,抢占未来发展制高点具有重大意义。
(二)推进分布式光伏发电应用是拓展国内光伏市场的有效途径
长期以来,我国光伏产品90%以上依赖出口,在欧美“双反”和国际市场需求增速放缓后,产能面临过剩,企业面临生存压力,迫切需要国内市场支撑。按照每年新增光伏应用规模1000万千瓦测算,40%以上的光伏产品可在国内市场消化,能有效抵御国际市场变化、特别是美欧“双反”带来的风险。我国西部地区光照条件好,未利用土地辽阔,适宜发展集中式大型光伏电站,但是度电补贴需求高,约0.6元左右,且当地用电需求小,大规模开发就地消纳困难,电力需长距离外送,变损、线损高。东、中部地区分布式光伏发电,虽然平均利用小时数稍低,但电力易于就地消纳,且网购电价高,度电补贴需求少,约0.4—0.45元,与西部集中式光伏电站相比,用同样的补贴资金能够多支持30%—50%的光伏发电。如果政策措施得当,有效推动产业技术进步、企业成本下降,还可逐步减少补贴。坚持集中式与分布式并举,大力推进分布式光伏发电应用,将能更为有效地拓展国内光伏市场,缓解光伏制造企业面临的困难。
(三)推进分布式光伏发电应用是转变能源生产和消费方式、优化能源结构的重要内容
党的十明确提出加强生态文明建设、推进新型城镇化、打造美丽中国。前不久,国务院了《大气污染防治行动计划》,突出治理雾霾,减少煤炭消费量。这些都要求我们着力转变能源生产和消费方式,大力优化能源结构,为人民群众生产、生活提供更加清洁、可靠的能源。光伏发电是重要的清洁能源、新能源和可再生能源,适合在能源消费终端分布式应用,替代燃煤,减少污染物排放。据测算,全国建筑物可安装光伏发电约3亿千瓦,仅省级以上工业园区就可安装8000万千瓦,潜力巨大。大力发展分布式光伏发电应用,不仅有助于转变能源生产与消费方式、优化能源结构、防治大气污染、建设生态文明、打造美丽中国,而且对于保障城镇能源供应、支撑新型城镇化建设、实现“新城镇、新能源、新生活”具有十分重要的现实意义。
二、切实增强推进分布式光伏发电应用的信心
《若干意见》后,在党中央、国务院正确领导下,有关部门密切配合,抓紧落实分布式光伏发电价格、补贴资金、金融服务、项目管理等配套政策,取得积极进展。
(一)补贴和电价政策基本落实
一是印发了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》,对分布式光伏发电给予0.42元/千瓦时的度电补贴。二是印发了《关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知》,将可再生能源电价附加征收标准提高至1.5分/千瓦时,确保在2015年底前不会再出现补贴资金缺口问题。三是印发了《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》,健全了补贴拨付、转付机制,确保国家补贴资金及时、足额发放给项目单位。
(二)项目管理进一步规范
按照中央关于转变职能和简政放权的要求,出台了《光伏电站项目管理暂行办法》,拟出台分布式光伏发电项目管理暂行办法,建立国家规划和总规模指导下的光伏发电项目管理制度。国家能源局根据规划目标,每年向各省(区、市)下达分布式光伏发电的指导性规模指标,具体项目由省级及以下能源主管部门采取备案方式管理,指导规模内备案的项目纳入国家补贴目录。对个人投资分布式光伏发电项目,采取委托电网企业直接登记方式管理,并优先纳入补贴目录。
(三)光伏发电并网服务逐步完善
了《分布式发电管理办法》,对分布式发电接入电网的电压等级、服务程序等作了明确要求。国家电网公司制定了支持分布式光伏发电并网的实施意见,南方电网公司制定了新的支持分布式光伏发电并网的实施细则。近期,国家能源局还将出台光伏发电运营监管办法,明确分布式光伏发电接入电网和并网运行的各方责任及权益,建立电网接入和运行的监管机制,确保在电网接入、并网运行、电量计量、电费结算、补贴拨付等环节全面落实国家政策。
(四)全方位服务体系正在建立
国家能源局会同国家开发银行了《关于支持分布式光伏发电金融服务的意见》,国家开发银行将结合分布式光伏示范区建设,建立与地方合作的投融资机构,为分布式光伏发电项目提供专项金融服务。下一阶段,国家能源局还将会同有关部门拟定印发制定出台光伏发电产品及设备检测认证实施意见,建立严格的产品检测认证制度,保证光伏产品质量。
目前,支持分布式光伏发电应用的各项配套政策已陆续出台,扩大国内光伏市场的大环境已基本形成。我相信,只要大家统筹协调,齐心协力,加大政策落地力度,就一定会形成分布式光伏发电全面发展的良好局面。
三、准确把握、努力实现分布式光伏发电的目标任务
《若干意见》明确,2013—2015年,年均新增光伏发电装机容量1000万千瓦左右,到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上。初步考虑,2015年分布式光伏发电装机容量达到2000万千瓦。为实现这一目标,要集中精力抓好以下任务。
(一)全面推进分布式光伏发电建设
1、抓紧组织推进示范区建设
示范区是分布式光伏发电应用的试点和创新区,也是当前工作的重点。8月初,国家能源局印发了《关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知》,确定了北京海淀区中关村海淀园等18个工业园区,作为分布式光伏发电应用第一批示范区。这批示范区到2015年总规模将达到182万千瓦,2013年建设规模75万千瓦。各示范区所在地政府要成立能源主管部门牵头的工作协调小组,指导协调项目单位落实建设条件。当地能源主管部门应主动与当地财政、价格、建设、环保、工商、税务等部门协商,最大程度减少审批环节、简化工作程序,为项目建设创造有利环境。电网企业要对示范区提供专项并网服务,制定适合示范区特点的电网接入和运行的整体方案,及时做好光伏项目与电网的衔接,确保已建成项目顺利并网运行。国家开发银行与地方的金融合作应尽快开展,探索行之有效的融资模式,为项目单位及时提供金融服务。
2、积极扩大分布式应用规模
各级能源主管部门要及时总结示范区经验,对本地区分布式光伏发电的市场潜力进行摸底,做好光伏发电规划及项目储备,合理安排开发时序。继续优先在用电价格较高、电力负荷较大,特别是峰谷差较大的地区,选择工业企业集中的部级或省级开发区,增加创建一批分布式示范园区,鼓励大型企业集团组织下属企业利用厂房屋顶建设光伏发电。各地区应结合新能源示范城市、绿色能源县、新能源示范村镇、工商业大企业,以及移民安置、棚户区改造、经济适用房建设等,建设各种分布式光伏发电示范区,推动分布式光伏发电全面发展。
3、做好2014年光伏应用规划及实施工作
按照国务院简政放权的精神,光伏发电项目均由地方按照备案方式管理,国家主要以规划计划指导方式进行管理。2014年全国拟新增分布式光伏发电600万千瓦,国家能源局将给各省(区、市)下达分布式光伏发电的指导性规模指标。初步考虑,2014年重点在用电价格水平较高、电力负荷较大、控制能源消费总量任务较重的长三角、珠三角、京津冀及周边地区建设分布式光伏发电,上述地区新增规模约占全国分布式光伏总规模的80%以上。下达规模指标还要充分考虑以下几方面因素,做好年度或半年度滚动调整。一要考虑各省(区、市)的工作积极性;二要考虑各省(区、市)实际应用情况,包括实施细则的出台和落实情况等;三要考虑各省(区、市)可再生能源电价附加征收的实际金额;四是考虑其他综合条件,包括配套电网建设、实际消纳能力等。各地区应按照下达的规模指标,坚持重点推动与全面发展相结合,制定适合本地区实际的工作方案,积极有序开展分布式光伏发电建设。
(二)继续抓紧做好相关政策的落实
目前,分布式光伏发电的电价、财政补贴、项目管理等政策已陆续出台,但有些尚未落实到为项目服务的中间环节和终端环节。近期,国家能源局正与财政、价格、税务等部门和电网企业协商,研究分布式发电相关的项目备案流程、电量计量、电费结算、补贴拨付、税务处理等具体细则,有望10月底前完成。重点解决以下问题:一是明确项目备案的工作流程和条件,确保按照规定备案的项目享受到国家补贴;二是明确补贴资金申报和拨付的工作流程,确保不拖欠补贴资金;三是妥善解决税务处理,以及个人建设的光伏售电的增值税发票问题;四是依托电网企业建立电量计量、电费结算和补贴资金发放的工作机制,确保及时足额发放补贴。
(三)完善配套电网建设和运行服务
电网企业既是参与光伏发电接入、提供技术服务、协同保障供电的一个主体,又受国家委托承担光伏发电的计量、统计、补贴发放的重要责任。电网企业要以高度的社会责任感,发挥自身技术优势和管理优势,为分布式光伏发电提供优质服务,做到让广大投资者和电力用户满意,让党中央、国务院放心。一要尽快制定分布式光伏发电的电网接入细则,加快做好配电网的改造和建设工作。二要继续完善并网服务工作机制,着力建立高效快捷的并网服务体系,在项目申报备案、工程实施、竣工验收、运行维护等各环节提供全程优质服务。三要加强智能电网和微电网技术创新,积极探索分布式光伏发电与电网协调运行的技术和管理体系。国家将依托示范区开展微电网试点,为在全国范围内更大规模推广分布式光伏发电奠定基础。
(四)加强行业管理和市场监管
1、完善光伏产品市场准入管理
重点对光伏电池、逆变器等关键设备建立检测认证制度,建立并完善项目设计、施工、电网接入、竣工验收、运行管理等全过程的技术标准规范,建立与国际接轨的产品标准和质量监管体系,严格产品检测认证制度。同时,禁止各地区实行地方保护,各地区制定的本地政策不得以使用本地产品为前提,项目单位设备采购招标不得以各种方式排斥外地产品。
2、强化光伏发电的市场监管
国家能源局将光伏发电运营监管办法,对光伏发电电能质量、配电网建设、并网服务、全额收购、运行维护、电量计量和补贴发放等全过程进行监管,确保项目单位获得电网企业的公平公正全方位服务。
3、加强信息统计和监测体系建设
国家能源局将依托有关技术单位和电网企业,建立分布式光伏发电的信息统计与监测体系,对项目的建设和运行情况进行动态监测,及时各地区分布式光伏发电建设和运营信息。各地区也要高度重视分布式光伏发电的信息管理体系建设,及时报送有关信息。通过统计与监测,及时发现问题,及时评估政策实施效果,及时完善相关政策。
四、几点具体要求
第一,抓紧建立健全地方分布式发电管理制度和工作机制。各地区要全面贯彻落实《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》及其配套政策文件,认真制定本地区分布式光伏发电的管理细则,加强分布式光伏发电培训和宣传工作力度,把管理流程和细则贯彻到市和县一级能源部门,在基层建立起清晰的管理和服务机制,为广大企业和个人提供高效便捷的服务。
第二,建立以服务企业为导向的统筹协调工作机制。目前,分布式光伏发电中所涉及的项目开发、建设运营、服务体系、市场监管等环节尚不成熟,在实施过程中将会遇到各种各样的问题,相关的政策和管理要求还存在不协调的地方,需要加大统筹协调力度。一是做好各项政策和各个部门之间沟通协调,使政策和管理规定能够协调一致,重点做好项目备案、补贴资金申报和拨付等工作流程的完善和细化。二是做好项目单位与电网企业的协调,各级能源主管部门要及时掌握项目建设进程,及时组织电网企业与项目单位衔接,在双方存在不一致时要及时协调解决。三是建立服务企业工作机制,定期召开沟通协调会,听取各方面的意见和建议,研究解决实施中出现的重点问题,不断改进工作、完善政策。
【关键词】分布式 光伏发电 建设 运营
1 分布式光伏发电概述与优点论述
分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的,就地消纳的、非外送型的发电单元。其装机规模较小,电能主要由用户自用和就地利用的可再生能源、资源综合利用发电设施或有电力输出的能量梯级利用多联供系统。
分布式发电的核心特征是“就地消纳”。随着集中式单一的电力系统己不能满足负荷对供电质量与可靠性的要求。分布式光伏发电系统的系统建立,不仅能够提高系统的灵活性及安全性,而且能够节省投资,目前分布式光伏发电的优点主要有以下几点:
(1)分布式光伏发电系统与建筑物结合的分布式光伏安装在屋顶或墙面,无需占用新的土地资源,并且较为美观。能够有效的利用分散存在的可再生能源,减少化石燃料的消耗及其使用带来的污染。
(2)经济性方面,分布式发电相比大型电站的总投资要低,同时无需远距离的输电线路建设投资。分布式发电系统接近用户负荷,就地消纳,减少了电能的输送损耗,提高了能源利用效率。
(3)分布式有利于电力市场的改革。在大电网出现故障时,仍能够对负荷进行供电,表现出更强的可靠性。同时具有调峰的功能,是智能电网的重要组成部分。
2 分布式光伏发电建设运营模式的构建
传统的项目融资方只负责光伏项目的融资业务,存在质量难以控制等诸多问题,光伏发电建设运营模式可以根据业主的不同要求设置不同的模式,通常分为两个部分,下面我们就分别进行讨论:
2.1 基于民用建筑的建设运营模式
2.1.1 民用建筑的项目合作方式
光伏项目公司可以通过各种渠道获得融资,并负责项目的设计、建设、安装、运营等。通过向贷款方、投资方募集资金,同时这种方式一般是基于长期的合同,以租赁费或者购电协议的形式获得项目的投资收益。而发电项目的业主方则可享受自发自用所节省的电费,剩余电量采用净电量计量的政策将多余的电量销售给电网而获得收益;或者直接按照光伏标杆上网电价销售电能。
屋顶业主与项目公司的合作模式包括:
(1)在固定期限内,购买光伏发电系统产生的电量。该种形式下,屋顶业主购买光伏设备所发电能的电价低于传统电价。
(2)支付固定的月租费用,在租用期限内拥有光伏系统所发的所有电量。在理想情况下业主租用光伏设备的费用通常低于其购买传统电能的费用。
(3)业主支付全部初始投资,拥有光伏发电系统的产权,并且拥有全部的发电量的收益权。
2.1.2 EPC模式租赁/购买模式
基于个人屋顶的分布式光伏项目,EPC模式租赁/购买模式的实现可以依靠租赁/购买等模式实现光伏发电系统的安装。在租赁模式下,屋顶所有者,即业主无需购买光伏系统,因此也就不需要大量的初始投资。项目由第三方提供融资,并由第三方负责设计、施工、运营等。这种模式在未来的中小型光伏项目中具有很好的竞争力。
在租赁模式下,项目业主向第三方项目公司申请后,项目公司根据政府光伏发展规划和电网接入条件及项目业主屋顶的具体情况进行经济可行性分析,并由项目公司进行融资,然后进行系统设计,包括了结构分析和太阳能电池板布局方式设计,接着进行安装并检查调试,在光伏发电系统接入电网后,对光伏设备进行持续的监控分析和运营维护。
成熟的光伏项目公司能够为屋顶业主提供全方位的服务和灵活的选择,其需要建立专业化的服务能力,包括以下三点:
(1)全方位服务能力。成熟的项目公司为业主的项目进行全方位的服务,包括为业主融资,定制设计工程,太阳能电池组件的安装及持续的监控系统。并且有专业人员持续的提供关于项目状态的信息及服务。
(2)质量能力。成熟的项目公司对于项目质量的关注不仅仅限于核心部件如太阳能电池组件的质量,还包括发电系统的软件的质量要求,并配有具有专业资格的项目监理师保证项目质量。
(3)资源整合能力。成熟的光伏项目公司出来拥有先进的安装技术,建立柔性方案库,降低不同项目之间的复杂性,整合光伏发电系统的设计、运输、仓储、安装全流程服务能力。以此为基础降低成本,增加方案的经济可行性与经济吸引力。通过这三方面的能力提升,打造品牌效应,进行整体核心竞争力的提升。
2.2 基于工业园区的建设运营模式
传统的分布式项目建设运营模式的建设方包括了设计单位、建设单位、O理方、施工单位、运行管理单位、检修单位等。没有形成统一的协调建设运营机制,因此造成了建设成本高,建设单位协调难度大,各方积极性不高等问题。
工业园区的建设运营模式应鼓励工业园区成立管理委员会,政府牵头,对园区的屋顶进行合理规划,统一进行光伏项目建设的协商。并建立由工业园区管理委员会、项目投资方好和电网企业共同参与项目建设公司及运营维护公司,对工业园区内的分布式光伏项目进行统一的电费结算。由于光伏电源与负荷极为接近,在实践过程中存在发电系统所有者难以收缴电费的困境。因此在购电协议模型中,第三方项目公司中包括电网公司,通过电网公司对负荷用户进行电费的收取,能够保证分布式光伏发电项目有稳定的电费收入。这种模式下,项目方需要通过光伏系统所发电能获益,也就激励促使项目方保证光伏项目的质量。由于一般工业区的用电量大,并且有较好的电价水平,所以这种模式也适用于在工业区屋顶建设安装的规模较大的分布式光伏电站。
3 结语
综上所述,能源安全和环境问题成为制约我国持续发展的瓶颈,而分布式光伏做为科学用能的典范形式,不仅具有可再生性,而且具有环境友好性的特点。
本文通过总结归纳分布式光伏发电产业的建设运营特点,分析了适于中国分布式发电发展的建设运营模式,希望通过相关分析,为分布式光伏发电在我国的发展提供足够的理论依据。
参考文献
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[2]张燎,金文进,薛岩等.基于分布式网络控制的太阳能跟踪系统设计与开发[J].工业仪表与自动化装置,2013(04).
作者简介
孙新鑫(1984-),辽宁省普兰店市人。大学本科学历。现为国网鞍山供电公司工程师。研究方向为电网规划及电力工程技术。
作者单位
关键词:山地光伏电站;组件排布;倾角及方位角优化设计
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)04-0158-01
随着近几年光伏电站建设数量的急剧增加,可供建设地面光伏电站的土地资源日益减少,因此山地光伏电站与渔光互补光伏电站、农光互补光伏电站等新型的光伏电站模式逐渐成为未来光伏电站方向的趋势。
在山地光伏电站设计中,考虑到山地、丘陵等复杂地形下,地面往往凹凸不平、且山体朝向迥异,因此电站总平面布置直接关系到电站占地面积、电缆消耗量、组件失配损失及发电收益等重要问题。
1 山地光伏电站光伏组件排布难点
(1)山地光伏电站受地质地貌局限性很大,场区普遍存在一些未加固陡坡、冲沟及大型断层等,这些不可抗拒的因素往往使山地电站组件排布的总平面布局异常复杂,间接影响场内维护道路走向、电缆走线及敷设方式、防雷接地措施及箱逆变等一些主要设备摆放位置。
(2)山地光伏电站相对于一般地面光伏电站在阴影分析上繁琐,除了山体朝向及横纵向跨度迥异外,相同朝向山体的坡度也常常随着山势高低不断改变。
(3)山体光伏电站组件排布还需要考虑施工难度及成本与发电收益等综合经济效应。比如坡度超过30°的山体上履带式打桩机很难正常施工,施工中工作人员及设备运行的危险性也较高。
2 光伏组件排布时应考虑的主要因素与彼此之间的影响
2.1 用地面积(包括组件阵列间距)
项目土地使用权勘测定界报告中划分的范围。
2.2 倾角及方位角的选择
通过项目所在地附件气象站、国外免费气象数据网站NASA或者气象数据软件Meteonorm等,对比不同倾角及方位角时的日辐照量,根据项目现场实际情况择优而定。
2.3 发电量损失
光伏组件阴影遮挡、系统效率降低(直流线损、失配损失等)及日辐照量折损,这些主要由组件排布引起的发电量损失。
3 山地光伏电站组件排布案例分析
项目案例的经纬度:36.73°N,113.72°E;最佳倾角大约为32°;数据分析软件:PVSYST;模拟装机容量为1MW单元,发电量单位为MWh;模拟条件:无阴影遮挡。
表1中可以发现如果我们改变组件倾角,对月发电量有较大影响,但是对年发电量却影响甚微,从最佳倾角32°降到25°,年发电量也仅损失约0.53%。因此在山地光伏电站中,当存在用地紧张需要减少组件间距时,我们一定幅度降低组件倾角是非常有效的途健
从图1中可以得到以下几点结论。
(1)如果改变相同大小的方位角,朝西方位角比朝东方位角的年发电量损失要低,即每天下午的辐照量要比上午的辐照量要高。
(2)如果改变组件方位角,对年发电量有较大影响,发电量的损失随着朝正南方位角的朝东或朝西偏移呈非线性的递增,尤其当偏移量超过45°,年发电量损失将超过5%。
4 基于山地环境条件下的光伏组件排布一般准则
4.1 任意坡度的山体,光伏倾角选择
(1)任意朝向山坡坡度倾角大于35°,光伏阵列不宜安装。
(2)任意朝向山坡坡度倾角大于25°小于等于35°时,光伏阵列安装倾角顺坡安装;
(3)任意朝向山坡坡度小于25°时,光伏安装倾角取最佳倾角。
注:如果用地面积紧张,应该适当降低倾角,但是因改变倾角导致辐照量减小所带来的发电量损失尽量不应该大于2%。
4.2 遇到东南朝向或者西南朝向的坡度时,假设正南朝向为0°,正东朝向为90°,正西朝向为-90°
(1)当山坡的方位角为大于-15°小于15°时,光伏阵列安装的方位角朝正南或顺着山坡的朝向。
(2)当山坡的方位角为大于-45°小于-15°或大于15°小于45°时,光伏阵列安装的方位角顺着山坡的朝向。
(3)当山坡的方位角为大于-90°小于-45°或大于45°小于90°时,光伏阵列不宜安装。
(4)当山坡的方位角为-90°或90°,即为正西坡或者正东坡时,光伏阵列应沿着南北等高线安装,考虑到山体东西高低落差而导致阴影遮挡的因素,可以视项目所在地的实际条件,适当降低阵列安装倾角。
注:临界方位角值45°为平均值,实际值需要测量项目所在地下午4点半时太阳的方位角,综合分析计算后得出结果。
5 结语