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淺析光伏平價(jià)上網(wǎng)、高效技術(shù)運(yùn)營(yíng)和智能化運(yùn)維

隨著主管部門公布首批平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目信息,中國(guó)光伏進(jìn)入競(jìng)價(jià)補(bǔ)貼項(xiàng)目與平價(jià)項(xiàng)目共存的時(shí)代。

對(duì)項(xiàng)目業(yè)主來(lái)說(shuō),他們最關(guān)心的是電站投資收益,這與設(shè)計(jì)方案、建設(shè)施工質(zhì)量、零部件選型、運(yùn)維管理水平都有非常密切的關(guān)系。

如何盡可能降低度電成本,提高項(xiàng)目收益?我們采訪了北京鑒衡認(rèn)證中心副主任紀(jì)振雙,傾聽他對(duì)平價(jià)上網(wǎng)、高效技術(shù)運(yùn)營(yíng)和智能化運(yùn)維的獨(dú)特見解。

記者:“平價(jià)上網(wǎng)”是光伏企業(yè)共同的目標(biāo),對(duì)于首批平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目,在設(shè)計(jì)、施工階段有哪些問題需要重視?

紀(jì)振雙:未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),降本仍將是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要任務(wù),但需要特別注意以下幾點(diǎn):

1、降本的重心應(yīng)逐步從設(shè)備端轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)端?傮w看,通過壓低設(shè)備采購(gòu)價(jià)格實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)降本的空間在逐步收窄;而通過系統(tǒng)優(yōu)化,特別是系統(tǒng)端的技術(shù)進(jìn)步及設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維過程管控水平的提升,達(dá)到降本目的的空間還較大

2、要平衡考慮,同步降低系統(tǒng)初裝和后期運(yùn)營(yíng)成本。目前的實(shí)際工作中,過于強(qiáng)調(diào)初裝成本的降低,而對(duì)后期運(yùn)維成本的降低和整個(gè)運(yùn)營(yíng)期發(fā)電量的保證考慮不夠。如果引入人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化信息技術(shù),讓運(yùn)維更加高效智能,無(wú)疑將減少設(shè)備故障帶來(lái)的發(fā)電量損失,提升收益率

3、要切實(shí)提高電站建設(shè)過程的精細(xì)化水平,總體看,我國(guó)光伏電站建設(shè)過程的管控還很粗糙,電站設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維過程的受控程度遠(yuǎn)未達(dá)到合理的水平;平價(jià)初期,擠壓邊際成本可能會(huì)成為降低LCOE的重要方式之一,只有精耕細(xì)作、精打細(xì)算,才可能實(shí)現(xiàn)預(yù)期、合理的收益

記者:在設(shè)計(jì)階段,哪些問題容易被忽略?

紀(jì)振雙:目前,總體看,電站設(shè)計(jì)的精細(xì)化程度還不夠,實(shí)際工作中,容易被忽略的細(xì)節(jié)問題較多,例如:

1、復(fù)雜站址條件下,對(duì)陣列微觀選址的重視程度不夠,特別對(duì)中東部的屋面和山地電站

根據(jù)鑒衡對(duì)100多個(gè)復(fù)雜站址條件電站檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,部分電站的局部區(qū)域,由于朝向不同、位置差異、周邊遮擋等因素導(dǎo)致的電站不同陣列的效率或發(fā)電量差異在10%以上,個(gè)別達(dá)到20%以上,意味著,局部、性能較差區(qū)域會(huì)收不抵支,并拉低整個(gè)電站的收益水平。

2、對(duì)電站防雷設(shè)計(jì)的重視程度不夠,特別對(duì)屋面和施工條件比較差的電站

根據(jù)鑒衡的對(duì)電站的檢測(cè)結(jié)果,整體看,對(duì)光伏區(qū)的防雷,從標(biāo)準(zhǔn)到實(shí)際設(shè)計(jì),都有一些細(xì)節(jié)問題需要研究和注意。包括引雷方式、引下及連接導(dǎo)體、接地,以及防雷器的選擇、有利于減少環(huán)區(qū)感應(yīng)面積的線纜連接和走線方式等。目前,國(guó)內(nèi)電站已出現(xiàn)幾起,由于防雷設(shè)計(jì)問題導(dǎo)致的設(shè)備雷擊事故,特別要引起注意。

記者:1500V等先進(jìn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)電站的應(yīng)用比例偏低,問題出在哪?該如何解決?

紀(jì)振雙:同樣的裝機(jī)量,1500V系統(tǒng)可以降低線纜及方陣平衡部件的安裝數(shù)量,增加單位土地面積的功率密度,減少電能損失,進(jìn)而降低系統(tǒng)造價(jià),理論上說(shuō)得通,實(shí)踐中做得到。但是國(guó)內(nèi)1500V系統(tǒng)的應(yīng)用比例偏低,可能有以下兩方面的原因:

1、近幾年,國(guó)內(nèi)光伏的主戰(zhàn)場(chǎng)在向中東部轉(zhuǎn)移,適合于1500V建設(shè)的應(yīng)用場(chǎng)景在減少

2、擔(dān)憂1500V系統(tǒng)的安全保障能力。要想擴(kuò)大1500V的應(yīng)用比例,一是需要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度做文章,包括改變?cè)械南到y(tǒng)結(jié)構(gòu);二是進(jìn)一步提高設(shè)備安全方面的可靠度。

記者:那您認(rèn)為,應(yīng)該如何提升1500V技術(shù)的安全性、可靠性?

紀(jì)振雙:平價(jià)或低價(jià)后,光伏多樣化發(fā)展的趨勢(shì)會(huì)更加明顯,包括應(yīng)用場(chǎng)景、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備形式。目前,1000V直流電壓等級(jí)為光伏發(fā)電的主流形式,毋庸置疑,在有條件的場(chǎng)景下,采用1500V甚至更高等級(jí)的直流系統(tǒng)電壓,有利于提高系統(tǒng)效率、降低系統(tǒng)成本。中長(zhǎng)期看,1500V及更高電壓等級(jí)系統(tǒng)的應(yīng)用比例會(huì)增加,但需要注意:

1、要切實(shí)保證系統(tǒng)及其設(shè)備的電氣安全水平,包括電氣連接、隔離器件和安全附件

2、進(jìn)一步提高工程施工和安裝過程的精度。近幾年,鑒衡認(rèn)證中心也在開展應(yīng)用于1500V系統(tǒng)的設(shè)備認(rèn)證及系統(tǒng)的檢測(cè)和評(píng)估工作,并發(fā)布了用于1500V系統(tǒng)的設(shè)備認(rèn)證和評(píng)估的技術(shù)規(guī)范,截至目前,鑒衡已向20多家組件企業(yè)、幾百個(gè)型號(hào)的組件產(chǎn)品,10多家逆變器和匯流箱企業(yè)、50多個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品,頒發(fā)了1500V系統(tǒng)用產(chǎn)品認(rèn)證證書?傮w看,1500V系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟,一些關(guān)鍵設(shè)備,特別是一線品牌的設(shè)備完全可以滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。需要注意的是系統(tǒng)施工和安裝過程的質(zhì)量控制,根據(jù)鑒衡的經(jīng)驗(yàn),在已投用的1500V系統(tǒng)中,相較1000V系統(tǒng),由于施工和安裝質(zhì)量導(dǎo)致的電氣安全故障和隱患偏多。

記者:從第一批領(lǐng)跑者追求零部件效率,到第二、三批領(lǐng)跑者追求系統(tǒng)效率,再到現(xiàn)在平價(jià)上網(wǎng)基地追求最低LCOE,鑒衡認(rèn)證經(jīng)歷了全部過程。如何看待光伏電站建設(shè)理念的變化?

紀(jì)振雙:領(lǐng)跑者基地建設(shè)在推動(dòng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,降低光伏發(fā)電成本方面發(fā)揮了不可替代的作用,在引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向上,也產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響。回顧前三批領(lǐng)跑基地的建設(shè)過程,有以下幾點(diǎn)特別體會(huì):

1、效率的持續(xù)提升是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“命脈”。任何發(fā)電形式,持續(xù)提高發(fā)電效率都是永恒的主題。以發(fā)展歷史最長(zhǎng)的火電為例,近些年,通過采用超超臨界發(fā)電技術(shù),機(jī)組的凈效率較采用常規(guī)編數(shù)的超臨界機(jī)組提高8%以上。對(duì)光伏而言,能量轉(zhuǎn)換效率低是其短處之一,將效率提升作為產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的主攻方向是必然選擇。

需要提醒的是:實(shí)際應(yīng)用中,實(shí)驗(yàn)室效率不等于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效率,設(shè)備效率不等于系統(tǒng)效率,系統(tǒng)效率不等于發(fā)電量。光伏行業(yè)應(yīng)把著眼點(diǎn)從注重單體設(shè)備和初始效率的提升,轉(zhuǎn)移到提高壽命期單位可利用面積的產(chǎn)出上,并以此為主線,按照系統(tǒng)最佳的原則,考慮系統(tǒng)及其分子系統(tǒng)和設(shè)備的配置和設(shè)計(jì)。

2、性價(jià)比才是“王道”!拔锩纼r(jià)廉”是對(duì)生活和消費(fèi)品最普適的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),同樣適用于光伏產(chǎn)品。近兩年,單晶與多晶、普通效率與高效組件間的價(jià)格比較,組件實(shí)驗(yàn)室效率與實(shí)際運(yùn)行效率的比較,成為熱議的話題;在系統(tǒng)端,系統(tǒng)效率或性能比(PR)與項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的關(guān)聯(lián)也是行業(yè)討論的重點(diǎn)。無(wú)論是設(shè)備端,還是系統(tǒng)端,討論或爭(zhēng)議的核心是性價(jià)比問題。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目建設(shè)也要符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律,無(wú)需爭(zhēng)論,需要提醒的是:一要綜合考慮整個(gè)運(yùn)營(yíng)期的投入和產(chǎn)出;二是討論問題時(shí),多接地氣,少點(diǎn)紙上談兵。

3、跨界整合、協(xié)同發(fā)展,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益并重,已成為提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要抓手。與其他發(fā)電形式比較,占地廣、土地利用效率低是光伏的短處之一。光伏與各類建筑,農(nóng)、牧、漁及其他種養(yǎng)殖業(yè),環(huán)境或生態(tài)治理融合或整合發(fā)展,取得復(fù)合或疊加收益,包括攤薄項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本,已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的取向之一,這一點(diǎn),在前三批領(lǐng)跑者基地建設(shè)中已有充分體現(xiàn)。

4、平價(jià)路上,高效、安全、可靠,“領(lǐng)跑”+“長(zhǎng)跑”,一個(gè)不能少。如前所述,提效是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的永恒主題,但不意味“效率獨(dú)大”的局面會(huì)持續(xù)下去。產(chǎn)業(yè)處于不同發(fā)展階段,需要解決的重點(diǎn)問題或工作重心會(huì)不斷調(diào)整。從已發(fā)布月報(bào)的基地項(xiàng)目看,有些項(xiàng)目已暴露出由于安全或可靠性問題導(dǎo)致系統(tǒng)故障多、實(shí)際運(yùn)行效率低、發(fā)電量異常波動(dòng)等方面的問題,需要引起足夠的重視。

目前,市場(chǎng)上充斥著大量沒有經(jīng)過專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證的劣質(zhì)光伏產(chǎn)品,故障率明顯高于正常水平,卻沒有足夠的售后保障。2017上半年,鑒衡采集了150個(gè)電站的數(shù)據(jù)。以逆變器為例,故障發(fā)電量損失率平均水平在1.5%左右,較好水平在0.5%,而華為這樣處于行業(yè)標(biāo)桿水平的,故障率只有0.3%。另外有一組真實(shí)客觀的數(shù)據(jù),我們常用數(shù)據(jù)采集的完整率來(lái)判斷整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)作用到底怎么樣。這個(gè)里面包括監(jiān)控項(xiàng)目?jī)?nèi)容和我們數(shù)據(jù)采集的完整率,業(yè)內(nèi)平均的水平是85%,華為則達(dá)到95%以上。所以,在設(shè)備選型階段,一定要選擇大品牌、故障率低、數(shù)據(jù)采集完整的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,這是降低度電成本、保障項(xiàng)目收益的基本前提。

記者:華為等逆變器企業(yè)對(duì)運(yùn)維越來(lái)越重視,甚至開始運(yùn)用AI智能識(shí)別、I-V診斷等方式進(jìn)行高效運(yùn)維,如何評(píng)價(jià)這種趨勢(shì)?

紀(jì)振雙:電池和組件是光伏最小的發(fā)電單元,光伏發(fā)電系統(tǒng)是由若干組件及能量平衡和轉(zhuǎn)換設(shè)備串、并接而成,散、雜是光伏最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。與其他發(fā)電形式比較,光伏發(fā)電的運(yùn)維難度更大,從運(yùn)維角度,對(duì)傳統(tǒng)意義上“遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控”及現(xiàn)代意義上數(shù)字化或智能管控方面的需求更為迫切。在信息化方面,總體而言,光伏產(chǎn)業(yè)的設(shè)備制造端已跟上時(shí)代的步伐,系統(tǒng)端卻相距甚遠(yuǎn)。逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的中樞設(shè)備,也是光伏區(qū)運(yùn)維主要的信息源和控制源,其在系統(tǒng)運(yùn)行狀況的檢測(cè)、感知、調(diào)控等方面的功能設(shè)計(jì)和發(fā)揮決定了電站運(yùn)維水平的高低。

近些年,華為針對(duì)系統(tǒng)需求,在逆變器功能設(shè)計(jì)和擴(kuò)展方面做了許多前瞻性的工作,新推出的一些功能設(shè)計(jì)也取得了很好的應(yīng)用效果,另外,華為憑借其在通訊領(lǐng)域的先天優(yōu)勢(shì),在光伏無(wú)線通訊和4G技術(shù)的應(yīng)用方面,也發(fā)揮了主導(dǎo)作用。今年又將人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)的數(shù)字信息技術(shù)進(jìn)一步融合到光伏產(chǎn)業(yè),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)。站場(chǎng)無(wú)人或少人值守,智能化運(yùn)維是未來(lái)光伏不二的選擇,也希望華為等企業(yè)能夠在這方面繼續(xù)發(fā)揮“領(lǐng)頭羊”作用,為行業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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