系统工程

给光伏“松绑”!容配比没那么简单

2020-05-27 07:13:01 阳光电源

站在“十三五”末,光伏实现平价已经迫在眉睫,在度电成本的严苛要求下,所有能够有效降低LCOE的手段都开始“登台献艺”,而提高容配比就是其中尤为关键的一环。

2019年年底,在住房和城乡建设部办公厅下发的关于国家标准《光伏发电站设计规范(征求意见稿)》中,正式提出了放开容配比的限制。虽然文件还未正式公布,但是据某设计院人士介绍,从新规评审过程看,各方都同意提高容配比,来助力降本增效,推进国内平价、竞价上网项目申报。

提升容配比,从本质上讲是提高逆变器、箱变的设备利用率,降低逆变器、箱变的工程造价。同时,提高容配比还可以摊薄升压站、送出线路等公用设施的投资成本,进一步降低造价,降低发电成本。

事实上,在存量光伏电站中提高容配比的情况也较为普遍,尤其是从光伏领跑者开始,竞价带来的压力将提高容配比这一方案推到了前台。据十一科技华东分院某技术人员介绍,在2018年的领跑者项目中,就已经考虑1.3-1.4容配比,由于政策及能监局限制超配,因此一般考虑1.05-1.1容配比。从2019年下半年的平价项目开始,光伏项目普遍都在考虑提高容配比。

容配比“松绑”:来自补贴、电网、弃光的挑战

显然,不论是设计规范还是从光伏电站自身来说,提高容配比已成共识。但是与国外不同,目前,我国容配比提升在实施的过程中,依然存在挑战。

第一,补贴核算的限制。受制于可再生能源补贴拖欠的大环境,主管补贴发放的财政部不允许光伏电站大规模提高容配比——这意味着补贴额度的增大,对于他们来说,提高容配比后,本就拮据的补贴资金更为雪上加霜。光伏們获悉,近日财政部门正酝酿启动存量光伏电站的容配比核查。

第二,电力波动性的考验。尽管从原理上,提升容配比可以让光伏出力相对平滑,但同时这也意味着,容配比提升之后,所发电量越多,相同规模的光伏电站会有更多的电量接入电网,电网稳定性考验越大。作为全球最强电网,维护电网安全是我国电网公司的首要任务,任何可能带来波动的电力形式自然不受待见。

第三,弃光的风险。容配比提升,电站发电量提高,还牵涉到弃光风险问题。按照我国最高5%的弃光率要求,提升容配比后,很多电站可能会越过5%这条“红线”,这也就不难理解,为什么很多地方“向往”提升容配比,却不敢轻易触碰。

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图表:最近一年部分国家的弃风弃光率和风光发电占比(来源:彭博新能源财经)

挑战之下,光伏必须致力于成为电网友好性电源

面对上述相关风险,在即将面对全面市场化的前提下,光伏行业不能一味的打口水仗要求电网予以支持,无论是调峰还是弃光,电网都很难做出让步,所以光伏企业必须想办法从技术层面加以解决。

针对补贴核算问题,业界一直在呼吁以交流侧额定功率定义容量。如果以逆变器的交流侧额定有功功率之和作为电站容量的定义,不仅将提高系统利用率,还能够解决土地审批和并网点容量确定的问题。据了解,目前海外主要市场如日本等普遍按照交流侧来限定电站容量。当然,这个问题在平价之后,也将迎刃而解——国内光伏电站将不再受制于补贴资金的约束。

另一方面,高容配比可以让光伏电力输出更平滑,从而提高电网友好性。随着容配比的提高,光伏电站满载工作时间延长,电站输出功率随辐照度波动引起的变化降低。

下图是阳光电源在美国一个205MW实际电站的日输出功率曲线,该电站采用1.42倍容配比+跟踪系统设计。由图可见,逆变器从早上8:00点到下午17:00一直处于满功率运行状态,相比于传统光伏电站抛物线型的发电曲线,该电站的发电功率曲线更为平滑,整个光伏电站的输出更加稳定,大大提高了电网友好性。

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但是,如果想彻底解决光伏波动性问题,同时应对因容配比提高带来的光伏电力增加有可能导致的弃光风险,光伏配套储能才是终极解决方案。以日本秋田大馆FIT(Feed-in Tariff)电站为例,这是一个通过直流侧加装储能解决弃光和电网波动性的典型案例。据介绍,该项目获得FIT补贴的限定交流容量为49.5kW,直流侧安装350kW组件,超过7倍容配比设计。

“为了提高售电收益,阳光电源为该电站配置1.1MWh储能系统,自动储存功率限制外的多余电量避免弃光,实现电站24小时持续售电,最大化提升项目经济收益”,阳光电源相关人士介绍道,此外,该方案也很好的解决了电网波动性的难题,平滑了光伏电力输出。

目前国内各省已陆续出台相关政策要求光伏电站配备储能,并且已经有多个省份开展了光伏+储能的试点项目,毫无疑问,这是光伏电力实现真正电网友好的必经路径之一。在2020年青海2GW的光伏竞价中,明确了需要考虑储能配置的分摊成本;山西电网近日发文要求光伏电站进行一次调频改造,储能便是其中的方案之一。虽然目前国内市场受限于储能成本问题仍在起步阶段,但相关人士表示,储能可能成为未来电站进行一次调频改造的主流方案。

需要注意的是,所谓光储融合,并不仅仅是光伏系统和储能系统的简单相加,这需要技术上的深度融合,以此实现1+1>2的优化效果。据光伏們了解,目前行业内在光伏、储能这两个领域均有亮眼表现的企业并不多,阳光电源是其中一个。

在全面市场化的压力之下,光伏产业需要应对成本、电网、回报率等各方面的压力,避开政策方面不谈,从技术本身来看,提高容配比显然能够在平价路上助光伏行业一臂之力,同时,光储的深度融合也必将是全面平价时代的最佳选择。


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