平價時代光伏各環(huán)節(jié)零部件最佳選型及價格分析
本文中涉及的技術(shù),絕大多數(shù)都已經(jīng)可以實現(xiàn),少量仍然在預研階段和等待政策放開。
憑借技術(shù)優(yōu)化和良好的光照,三峽與陽光電源的青海格爾木以3毛1創(chuàng)下國內(nèi)最低電價,并成功并網(wǎng),震驚業(yè)界,可謂當前光伏電站的最強形態(tài)。而在項目取得成功后,下一代超級電站又會將中國光伏技術(shù)推向何方?
電池與組件技術(shù):雙面HIT+疊瓦&雙面PERC+疊瓦
根據(jù)電工所王文靜老師的預測,當組件效率低于14%時,即使組件價格是0,也沒辦法實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
但效率提升終究是要為降低整體光伏電站度電成本服務(wù)的,因此在“軍備競賽”時也要考慮為了追求高效而需要付出多少成本。如圖所示,同樣是增加5%的組件效率,但組件效率越高,同樣幅度的效率提升對于成本下降的作用就越小。
而隨著電池效率提升,對于材料品質(zhì)、性能,設(shè)備精度和工藝的要求都大幅提升。十年前,光伏采用的都是從半導體降級的設(shè)備和材料,如今又有再次回歸半導體產(chǎn)業(yè)精度和工藝的趨勢,這必然會增加制造的成本。顯然,過分追求高效并不是實現(xiàn)平價的唯一選擇,如何提高電站的單瓦發(fā)電能力、和組件壽命對降低成本也同樣重要。
智新研究院的數(shù)據(jù)顯示,2019年P(guān)ERC、HIT等高效電池產(chǎn)能將達到90GW,這意味著產(chǎn)業(yè)常規(guī)產(chǎn)能必須改造或逐步淡出市場。根據(jù)王文靜研究員的對比數(shù)據(jù),HIT組件的目前有競爭力的價格約為2.98元/W。
組件技術(shù)方面,除了已經(jīng)成熟的與雙面發(fā)電組件完美配合的雙玻組件,目前最被看好的有MBB、半片技術(shù)和疊瓦技術(shù)。阿特斯已經(jīng)宣布旗下產(chǎn)能幾乎全部為半片、疊瓦等新型組件,而不再生產(chǎn)全片產(chǎn)品。
半片與疊瓦技術(shù)都可以提升組件功率,其中半片組件可以提升10-15W,疊瓦組件由于還增加了電池使用量,提升幅度更高,但疊瓦組件相比60片半片組件,多了8片電池使用量,因此二者目前成本差不多,半片組件還會略低一點,疊瓦只有比半片組件有較大功率提升時,才有價格方面的競爭力。
但同時疊瓦由于更高的功率密度,在電站的BOS成本上能夠降低整體投資,進而降低LCOE。
我們可以得出結(jié)論,2019年有可能是半片疊瓦技術(shù)并存,成為光伏降本的主力,而隨著HIT、疊瓦技術(shù)進一步成熟,規(guī)模化帶來設(shè)備與材料成本下降,雙面HIT+疊瓦和雙面PERC+疊瓦技術(shù)獎?wù)紦?jù)市場統(tǒng)治地位。
超級逆變器:更“高”更長壽
我們將理想中下一代逆變器的特點歸納為:三高二多,更高功率、更高效、更高電壓等級,更長使用時間,更多功能。
根據(jù)陽光電源等領(lǐng)先逆變器企業(yè)公布的研發(fā)計劃,目前業(yè)內(nèi)逆變器的最高水準和下一代逆變器技術(shù)的發(fā)展如下表:
從表中可以看到,光伏逆變器技術(shù)提升是一個漸進的過程,下一代逆變技術(shù)已經(jīng)逐步增加碳化硅等使用量,但同時也可以看到,光伏逆變器的技術(shù)提升,壽命的潛力和對于降成本的作用較提升效率更大。早在2015年,逆變器龍頭陽光電源就已經(jīng)實現(xiàn)了全線產(chǎn)品99%的效率,因此在過去幾年里,逆變器的效率實際沒有太大的提升,其它企業(yè)也只是處于緊跟龍頭,效率提升至同樣的程度。
但我們可以看到下一代逆變器的使用壽命穩(wěn)定在25年以上,這不僅能夠完美匹配目前電站的使用壽命,而且對于未來以雙面組件為基礎(chǔ)的更長壽命電站來說,也能夠提供支持。此外,更長壽命的逆變器必然在耐候和防護等級方面做得更好,平時的細小故障也較少,減少了運維和更換成本。
據(jù)測算,以2毛/W的逆變器成本計算,因為故障維修、更換一次的設(shè)備與發(fā)電量損失成本是設(shè)備本身的3倍左右,相當于每次多6毛錢/W的成本,所以逆變器的質(zhì)量和設(shè)計壽命是極為重要的。一座使用壽命25年的光伏電站,如果逆變器壽命10年,要更換2次;如果是15年,要更換1次,如果能夠與電站全周期匹配運行下來,就節(jié)省了這6毛錢/W。
而未來電站業(yè)主還會面臨一個問題:在使用壽命還剩幾年的電站,是否還要繼續(xù)更換逆變器?劣質(zhì)逆變器會讓電站變成“雞肋”:棄之可惜,但換了又增加不了多少收益。
因此在逆變器選型的時候,在初始零部件上不應(yīng)該過分強調(diào)價格。
目前大型逆變器廠商中,陽光電源和SMA率先將逆變器防護等級提升至IP65,相信未來其它企業(yè)看到趨勢,也會跟進。
逆變器第二個發(fā)展方向是功率更大,目前國內(nèi)最大的組串逆變器是陽光電源推出的1500V電壓等級的225kW機型,集中式逆變器單機功率3.125MW,通過多臺并聯(lián),可實現(xiàn)單個子陣6.25-12.5MW。更大機型可以有效降低逆變器成本,同時減少運維管理負擔。
此外,2019年必然是國內(nèi)1500V系統(tǒng)應(yīng)用元年,該技術(shù)在海外已有非常成熟的解決方案,成為大型電站的主流配置,通過節(jié)省初始投資和減少線損,能夠有效降低光伏電站初始投資和度電成本。目前主要的1500V企業(yè)有陽光電源和特變電工等。
上述幾點是逆變器本身環(huán)節(jié)的發(fā)展方向,但作為整個光伏電站運轉(zhuǎn)的核心,逆變器的更重要發(fā)展方向是如何擁有更多的功能:通過關(guān)鍵設(shè)備數(shù)字化實時在線監(jiān)測預測設(shè)備健康度、可靠度、安全性;集成通訊管理機功能;支持匯流箱、箱變、電表等第三方設(shè)備接入和協(xié)議轉(zhuǎn)換;提升電網(wǎng)友好性,解決大型地面電站常見的電網(wǎng)諧振、電壓、頻率異常,分布式電站電壓波動、功率因素下降,戶用電站中電壓抬升,三相不平衡等問題。同時支撐電網(wǎng)的能力不斷增強,未來隨著光伏滲透率不斷提升,光伏逆變器還需要考慮具備儲能接口,與儲能系統(tǒng)深度融合。
將更多的功能模塊集成到逆變器中還可進一步降低成本:通過功能優(yōu)化,逆變器中可集成SVG、變壓器、跟蹤支架的供電和監(jiān)控,其中SVG一項就能夠?qū)⒚?00MW電站成本節(jié)省1000萬,平均每瓦節(jié)省1分錢初始投資BOS成本,其它系統(tǒng)集成優(yōu)化可以節(jié)省2分錢,總計可節(jié)省3分錢的初始投資BOS成本。
小結(jié):可以看出,逆變器發(fā)展時至今日,已經(jīng)越來越“跨界”,從原本的提效降本、增加壽命向增加功能性、調(diào)配電站與電網(wǎng)運行、契合的方向邁進。因此國內(nèi)領(lǐng)先的逆變器企業(yè),早已增設(shè)了電站技術(shù)研發(fā)部門,主要研究方向就是逆變器如何與其它零部件、電站、電網(wǎng)更好地融合,支撐電網(wǎng)。所以未來逆變器的方向遠不止于此:新能源高比例應(yīng)用后,逆變器將從適應(yīng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)到支撐電網(wǎng),還將結(jié)合儲能系統(tǒng)解決電力波動問題;通過信息化、互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)的應(yīng)用,優(yōu)化系統(tǒng)運維方式,全方位、多渠道支撐電站精細化運維管理,最大限度提升電站發(fā)電量,降低運維成本。
綜上,我們認為,2019年逆變器最強形態(tài)是:1500V+3.125MW為主的超大機型+支撐雙面組件及跟蹤技+搭載數(shù)字技術(shù)的產(chǎn)品。
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