從今天開始，我們將和大家分享中國光伏發(fā)電從2010年到2018年，以及2018年之后的整個行業(yè)發(fā)展情況和趨勢，通過對政策、技術(shù)演變、系統(tǒng)集成等方面的解讀和分析，展示光伏的“昨天、今天、明天”。
從全球經(jīng)濟和社會發(fā)展來看，能源起到了決定性的作用。而能源發(fā)展，先后經(jīng)歷了柴薪時代、煤炭時代、油氣時代、電氣時代的演變過程。
從20世紀(jì)到現(xiàn)在，全球的能源體系都是以化石能源為主，化石能源在有力支撐經(jīng)濟社會快速發(fā)展的同時也帶來了全球性的能源環(huán)境的問題。比如酸雨、臭氧層的破壞、溫室氣體的排放，包括最近比較厲害的霧霾，同時我們也看到隨著化石能源儲量的逐步降低，整個全球的能源危機也日益的逼近。
為了整個人類社會的健康可持續(xù)發(fā)展，全球各個國家積極行動起來了。此前在巴黎召開第21屆聯(lián)合國氣候變化大會，193個國家一致同意通過巴黎協(xié)定，各個國家將以“自主貢獻”的方式參與全球應(yīng)對氣候變化行動;各個國家計劃在2025年實現(xiàn)在2005年基礎(chǔ)上減排26%到28%的目標(biāo);中國也計劃在2030年非化石能源占一次能源消費比重提高20%。
圖1-全球能源消耗比例
我們看到，整個光伏行業(yè)的發(fā)展趨勢是非常好的。2015年，全球的水能、太陽能和風(fēng)能等可再生能源只占到全球能源消耗的10.1%;而按照BP全球能源展望，到2050年，全球139個國家的能源供給將全部來自于可再生能源，其中光伏的占比有望達到61.5%，從現(xiàn)在到2050年的30年當(dāng)中，光伏將會一直引領(lǐng)全球的能源革命。
從全球近幾年的電力裝機增量來看，煤電已經(jīng)呈現(xiàn)持續(xù)負增長的趨勢，而生物質(zhì)、光伏等清潔能源則呈現(xiàn)出持續(xù)的高位增長。隨著光伏發(fā)電成本的進一步的下降，光伏將全面進入平價上網(wǎng)時代;同時，結(jié)合光伏、儲能多能互補，未來30年光伏發(fā)電呈現(xiàn)出很好的發(fā)展趨勢。
從2008年到2017年，我們稱之為光伏發(fā)電的“昨天”。
2008年，國內(nèi)并網(wǎng)商業(yè)化運行的項目開始啟動，當(dāng)年批復(fù)了八個項目，上網(wǎng)電價是4元/KWh;雖然國家補貼力度較大，但系統(tǒng)成本也較高，僅設(shè)備組件的價格就在20元/W以上。
2009年開始，國家財政部推出了金太陽工程，住建部推出了光伏建筑一體化的項目給到前置資金的補貼，在一定時間內(nèi)使得光伏市場繁榮發(fā)展起來。
2011年國家正式確定了feed-intariffs上網(wǎng)電價的標(biāo)桿電價政策，就是1.15元上網(wǎng)電價。從此開始，上網(wǎng)電價開始明確，國內(nèi)的市場開始規(guī)模應(yīng)用。
從2012年到2013年，國家包括國務(wù)院、國家發(fā)改委出臺了一系列的政策，幾十項的配套政策出臺，更加促進了光伏市場的繁榮。
伴隨著光伏成本的下降，從2016年我國進入到“十三五”期間，保障性收購的條款、補貼加快退坡，通過競爭招標(biāo)進行定價，光伏系統(tǒng)成本開始呈現(xiàn)快速的下降。
2018年，國內(nèi)平價上網(wǎng)項目已經(jīng)開始出現(xiàn)，同時有些地區(qū)通過應(yīng)用領(lǐng)跑基地和技術(shù)領(lǐng)跑基地的全面實施，光伏發(fā)電一只腳已經(jīng)邁入平價。例如在青海應(yīng)用領(lǐng)跑基地的投標(biāo)中，價格甚至已經(jīng)低于或者說達到了當(dāng)?shù)氐拿摿蛉济弘妰r。
從2011年到2018年，一類地區(qū)的上網(wǎng)電價一直呈現(xiàn)出下降的區(qū)域，從1.15元一路下調(diào)1元、0.9元、0.8元、0.55元......
同時，占光伏整體投資比重最大的光伏組件的價格與上網(wǎng)電價呈現(xiàn)出同樣的下降趨勢，2011年9.06元、2012年4.93元、2015的3.6元、2016年3.25元、2017年的3元、2018年底逼近2元......
圖2-2011年-2018年光伏上網(wǎng)電價及光伏組件價格演化
從第二批應(yīng)用領(lǐng)跑基地和第三批應(yīng)用領(lǐng)跑基地電價的競價幅度來看，電價的降已經(jīng)遠遠超過了系統(tǒng)的降幅，的幅度非常大。比如說在2015年第一批領(lǐng)跑基地，包括2016年第二批領(lǐng)跑基地，整個電價降額達到了42%，但是組件價格降幅只有10%。
這里可以看到，從傳統(tǒng)的光伏電站投資和系統(tǒng)集成角度來看，上網(wǎng)電價下降的幅度其實遠遠超過成本下降的幅度，由此對于系統(tǒng)集成和解決方案提出了更高的要求。
我國光伏電站系統(tǒng)解決方案的發(fā)展，可以總結(jié)為四個時代。
2009年到2014年，是中國光伏電站的“探索時代“，在這一時期光伏電站組件是以多晶為主，設(shè)備選型比較單調(diào);逆變器則是以集中式逆變器為主，追求一次性的投資最低。
2015年到2017年，可以稱為“成長時代”。在這一時期，單晶的比重逐步的上升，從7%、15%到28%;同時，在上網(wǎng)標(biāo)桿電價不斷降低的影響下，組串式和集散式的解決方案開始被大量應(yīng)用。談到單晶的比重的提升，主要推動力來自于隆基股份。在2015年之前，單晶的價格遠遠高于多晶，單晶系統(tǒng)的發(fā)電優(yōu)勢無法得到體現(xiàn);隆基通過持續(xù)的技術(shù)升級和產(chǎn)品研發(fā)，不斷降低單晶的生產(chǎn)成本和銷售價格，推動高效產(chǎn)品的大面積普及應(yīng)用。目前，單晶和多晶的價格基本上實現(xiàn)了持平的狀態(tài)。
2018年到2020年，中國的光伏電站的發(fā)展包括解決方案進入到了“平價時代”。這三年當(dāng)中，平價的探索和實踐將會成為行業(yè)的主旋律，市場不再一味的追求最低的投資，而是轉(zhuǎn)向度電成本的最集約化。在平價時代，包括跟蹤支架、雙面組件(PERC包括P型PERC、N型PERC)將迎來全面的發(fā)展，光伏的度電成本將迎來全面下降，與上網(wǎng)電價實現(xiàn)真正的接軌。
2020年開始，光伏系統(tǒng)解決方案將會進入“電網(wǎng)友好型時代”。這一時期，匹配整個電網(wǎng)的輸出和消納，光伏電站將不再是獨立存在的個體，多能互補、光伏+儲能、能源互聯(lián)網(wǎng)、虛擬電廠將會迎來全面融合和持續(xù)發(fā)展。
目前，光伏系統(tǒng)解決方案的設(shè)計端，都是投資商找到通過設(shè)計院將不同廠家的組件、支架、電纜、逆變器，匯流箱、箱變等產(chǎn)品進行集成，從而形成了一套解決方案。這樣的設(shè)計模式，其中存在一些不可避免的問題。
首先，設(shè)計人員對光伏電站各種設(shè)備的優(yōu)勢和具體的特性不夠了解。從去年開始，雙面組件開始大范圍的應(yīng)用，隆基、天合、晶科、英利、晶澳這些一線的組件企業(yè)，在雙面組件從研發(fā)端和應(yīng)用端進行了大量的研究，比如隆基就在全國建立了14個實證電站，通過發(fā)對發(fā)電數(shù)據(jù)的全面追蹤和詳細分析，對各種氣候、光照條件下雙面組件與平單、跟蹤、固定支架和不同逆變器匹配的系統(tǒng)發(fā)電增益進行追蹤，積累了豐富的數(shù)據(jù)資源。而這些優(yōu)勢，是設(shè)計院不具備的。
其次，各個光伏設(shè)備之間一直沒有深度的技術(shù)融合，無法發(fā)揮各個設(shè)備的最大優(yōu)勢。組件、逆變器、支架等設(shè)備廠家都是獨自進行各自產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，對于設(shè)備間如何實現(xiàn)新技術(shù)的高效匹配沒有系統(tǒng)化的思維，由此限制了新技術(shù)、新設(shè)備優(yōu)勢不能完全體現(xiàn)和發(fā)揮。
再次，設(shè)計費用越來越低和并網(wǎng)時間的約束，影響了設(shè)計單位對于最佳設(shè)計結(jié)果和方案的深入研究的積極性不高。目前，類似應(yīng)用領(lǐng)跑基地這種單體規(guī)模超過100兆瓦的項目，招標(biāo)設(shè)計費1瓦不到兩分錢，有的甚至只有一分錢左右。
最后，系統(tǒng)解決方案的設(shè)計中，對項目整個全生命周期的度電成本考慮其實不是很足，缺乏整體邏輯思路。
在過去幾年中，光伏電站在解決方案的設(shè)計中相對來講是比較粗線條的。與此同時，在2010年到2017年的七年中，光伏行業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)了一些問題。
2011-2017年國家電網(wǎng)調(diào)度范圍內(nèi)新能源累計裝機容量
第一個方面，國內(nèi)新能源裝機發(fā)展速度是非常快，風(fēng)電、光伏的增長率非常快，但因為用電需求的增長放緩，在成消納市場的容量不足，從而引發(fā)了棄光、棄風(fēng)的問題。
圖2 2010-2017年甘肅電源裝機及最大用電負荷情況
以甘肅為例，2010年到2017年裝機量增長達到了122%，比同期用電側(cè)的負荷增長高出了94個百分點;截止到2017年底，全部裝機規(guī)模達到了4995萬千瓦，但最大負荷只有1959萬千瓦，裝機規(guī)模達到了最大負荷的2.9倍，新能源的裝機規(guī)模是最大負荷的1.1倍。受制于容量限制，電網(wǎng)無法全面解決新能源電力的送出和消納，就會造成棄風(fēng)、棄光的現(xiàn)象。
圖3 國內(nèi)外電源結(jié)構(gòu)情況
同時，由于新能源的波動性和間歇性，要求系統(tǒng)匹配一定靈活性的電源。我國電源結(jié)構(gòu)中，火電占比達到了67%，抽水蓄能、燃氣這一類的柔性靈活的調(diào)節(jié)電源比重僅為6%，三北地區(qū)不足4%;而國際上新能源占比較高的國家，例如西班牙、葡萄牙，靈活調(diào)配電源裝機是新能源的1.5到2倍。
第二個方面，系統(tǒng)調(diào)峰比較困難、新能源送出線路建設(shè)滯后和跨省調(diào)配壁壘的問題。
圖4 東北三省供熱中期供熱機組總最小技術(shù)出力與平均最小負荷
我國北方冀北、吉林等11個省區(qū)截止2017年底，供熱機組的占比已經(jīng)超過50%，每年到了冬季供熱機組的最小技術(shù)出力已經(jīng)高于最低的負荷，由此帶來了電網(wǎng)調(diào)峰比較困難，無法接納和消納新能源的能力。
圖5 光伏發(fā)電“鴨子曲線”
同時，光伏發(fā)電的高滲透率帶來了鴨子曲線的問題，也給電網(wǎng)消納帶來比較的沖擊。白天的發(fā)電量超過用電量，但在傍晚太陽能發(fā)電停止的時候，電力需求急劇上升，白天發(fā)電無法消納，晚上用電需求無法滿足，造成了甘肅、新疆、內(nèi)蒙、陜西等地的高棄光率。
去年，陜西全年棄光率是13.04%，這里面主要的一個問題是什么?當(dāng)?shù)貨]有消納，同時也送不出去。整個電網(wǎng)項目核準(zhǔn)滯后于新能源項目，新能源富集地區(qū)不同的程度都存在跨省、跨區(qū)通道能力不足的問題。
目前，哈密到鄭州，酒泉到湖南，內(nèi)蒙古通遼扎魯特旗到山東，光伏電站項目已經(jīng)相繼投產(chǎn)，但配套電源和相關(guān)電網(wǎng)工程滯后，目前難以達到額定的送電能力。例如棄光率達到13%的陜西榆林地區(qū)，當(dāng)?shù)叵{能力有限同時送不出去，關(guān)中第二條750通道在2019年的上半年投運雖然在一定程度上會緩解棄光的情況，但榆林到湖北武漢的±800kV直流特高壓線路要到2022年才能投運，造成在一段時間內(nèi)榆林的新能源的送出依然會存在較大的問題。
圖6 我國特高壓網(wǎng)架
另外，市場機制不完善，各省間壁壘比較突出，新能源跨省、跨區(qū)消納機制不完善。我國電力長期都是按照省域進行平衡，沒有特殊政策的前提下發(fā)電量都是以本省消納為主。特別是在當(dāng)前經(jīng)濟增速放緩，產(chǎn)能過剩的情況下，出于對本省發(fā)電企業(yè)利益保護的需要，各省消納包括新能源在內(nèi)的外省電力接納的意愿普遍都不強，省與省之間的壁壘日益凸顯，甚至有個別省份提出限價限量的要求。
第三個方面就是發(fā)電側(cè)普遍沒有峰谷的電價，無法反映發(fā)電側(cè)供給邊際成本的優(yōu)勢。同時促進新能源消納的用電測靈活機制基本是空白，不利于提高負荷側(cè)調(diào)峰能力。
圖7 日負荷對比曲線
目前，一些地區(qū)陸續(xù)出臺了針對特定用戶的用電側(cè)峰谷電價政策來改善負荷側(cè)的峰谷特性，但沒有考慮大規(guī)模新能源接入之后系統(tǒng)運行特點的一些變化，缺乏針對新能源運行的靈活電價。
同時，高比例的分布式能源給配電網(wǎng)帶來了很大的困難。隨著分布式光伏包括儲能、微電網(wǎng)的發(fā)展，配電網(wǎng)從無源網(wǎng)逐步發(fā)展成為了有源網(wǎng)，配電網(wǎng)的運維管理更加復(fù)雜，對整個負荷預(yù)測的精度不斷的下降，配電網(wǎng)的電壓控制難度不斷增加，增加了繼電保護裝置的復(fù)雜性，降低了配電網(wǎng)電能質(zhì)量的水平，這也是為什么電網(wǎng)公司不愿意去接納這些新能源的一些原因。
從光伏發(fā)電的“昨天“和“今天”來看，對于即將到來的“明天”，可以做出以下三個方面的大膽的設(shè)想。
第一個設(shè)想，光伏電站招標(biāo)的形式將從設(shè)備單獨采購轉(zhuǎn)變?yōu)檎闲偷慕鉀Q方案采購;
第二方面，在設(shè)備采購過程當(dāng)中，會從價格驅(qū)動向價值驅(qū)動進行轉(zhuǎn)變;
第三個方面就是產(chǎn)品從最低價中標(biāo)向度電成本最低價中標(biāo)結(jié)合產(chǎn)品價格綜合來進行評標(biāo)。
從國家層面來看，2019年有補貼的光伏地面電站的規(guī)模應(yīng)該不會超過27GW，其中很大一部分用于解決存量的已建成太陽能光伏電站。平價上網(wǎng)從2019年到2020年會逐漸進入大規(guī)模的建設(shè)進程，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓庹召Y源條件和上網(wǎng)電價，海南、青海、四川、山西、陜北地區(qū)、山東、蒙東、青海這些地方會率先成為各個電站投資商進行平價上網(wǎng)申報和投資的重點區(qū)域。
可以預(yù)見的是，在2019年1月9日國家發(fā)改委正式出臺平價上網(wǎng)的政策發(fā)布之后，國內(nèi)各個地方平價上網(wǎng)項目將會陸續(xù)續(xù)上馬。平價上網(wǎng)不占指標(biāo)的同時，備案，審批權(quán)限也會逐漸下放到省里，目前新疆石河子地區(qū)以及遼寧地區(qū)的平價光伏項目已經(jīng)開啟省級發(fā)改部門審批的進程。
在投資環(huán)境方面，國家要求地方政府對于平價上網(wǎng)基地的項目禁止收取資源費，不得要求配套固定資產(chǎn)的投資，同時鼓勵給予地方性的一些補貼。目前，這些政策已經(jīng)在開始在之前談到的幾個平價基地中開始落實。
在金融支持上，政策中提出了要求國開行、四大行、信貸資金、創(chuàng)新金融服務(wù)來提供金融支持。但企業(yè)與銀行對接中，金融優(yōu)惠的支持落地還存在較大的難度。相對于民企低成本資金獲取資金能力較弱，央企能夠爭取到更多的低利率、低成本的資金。因此，在未來幾年中，國內(nèi)平價基地主流投資商還是以央企和地方的國有企業(yè)為主。
目前，綠色地區(qū)、消納能力和送出條件很不錯的區(qū)域，可以自行開展平價上網(wǎng)項目;橙色地區(qū)和紅色地區(qū)，一事一議來進行開展;在指標(biāo)上，不再受年度指標(biāo)的限制。綜合來看，2019年國家預(yù)估實施的光伏電站建設(shè)規(guī)模預(yù)計為45GW左右，其中平價基地漸成主流。
在保障收益這一塊，政策中也提出要求電網(wǎng)確保全額上網(wǎng)，落實配套電網(wǎng)工程，核定可轉(zhuǎn)讓的優(yōu)先發(fā)電的一些計劃，同時對于收益補償也提出了出售綠證獲得收益。
光伏發(fā)電全面進入到平價上網(wǎng)之后，更加高規(guī)格、高性能的產(chǎn)品的應(yīng)用無疑將會得到進一步的增強。在2018年并網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)跑基地當(dāng)中，高效晶硅組件全面進行了大規(guī)模的應(yīng)用，其中60片的組件在2015年是255W的規(guī)格，而在2018年應(yīng)用領(lǐng)跑基地中已經(jīng)用到了315W的規(guī)格，技術(shù)領(lǐng)跑基地當(dāng)中雙面單晶組件整個的正面的效率已經(jīng)達到20.66%，功率也達到了345W。
平價基地的上網(wǎng)電價比較低，與當(dāng)?shù)氐拿摿蛉济弘妰r作為標(biāo)桿，因此對系統(tǒng)成本的下降和解決解決方案效率的提升提出了硬性的要求。通過高效產(chǎn)品的應(yīng)用，在單塊組件的瓦數(shù)越來越高的同時，電纜、支架等設(shè)備的用量、占地面積和BOS成本都進一步的降低，系統(tǒng)投資成本也會同步降低。
在系統(tǒng)解決方案的核心設(shè)備選型中，雙面半片組件、疊瓦組件會取代單面組件，將逐漸成為市場的主流。在支架方面，伴隨著支架材料的研發(fā)、自身價格的下降速度以及高功率組件的應(yīng)用，跟蹤支架在未來2年后的市場比重將全面提升。隆基在銅川實施的光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)跑項目，跟蹤支架的占比已經(jīng)達到30%。同時，智能逆變器(箱變、1500V系統(tǒng))的應(yīng)用、直流測整個容配比進一步的放大，也將對度電成本下降帶來積極的影響。
同時，提升整個調(diào)頻調(diào)壓的能力和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平的逆電器結(jié)合虛擬同步機，在未來大多數(shù)的光伏電站里面一定會得到規(guī)模化的應(yīng)用;此外，線上、線下結(jié)合的智能運維，如無人機的巡查、智能清掃設(shè)備也會進行大規(guī)模的使用。
此外，人工智能也有望在光伏電站當(dāng)中得到大規(guī)模的應(yīng)用，結(jié)合人工智能技術(shù)進行大數(shù)據(jù)挖掘，整個光伏電站發(fā)電量的數(shù)據(jù)儲存和分析將會達到TW級這樣的水平。
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