光伏电站运维度电成本探讨

1、光伏电站运维度电成本探讨度电成本（Levelized Cost Of Electricity , 简称 LCOE,即每度光伏电量的成本。在目前标杆电价下，光伏电站的LCOE水平，基本代表了电站的赢利能力。LCOE主要受发电量和总成本的影响。其中，总成本 =初始投资+运 营维护费用+设备维修费用；寿命期内发电量主要取决于：太 阳能资源水平系统配置运 行方式、电站PR值、融资成本智能化运维水 平。可见，影响LCOE的因素很多。其中，除“太阳能资源水平”为不可控因素外，其他的各项因素都可以改善和优化。本文通过建立典型地面电站项目模型，仅从“初始投资成本”、PR值”两个角度，分析一下逆 变器选型对于L

2、COE的影响。1典型地面电站模型为了进行准确的分析，本文建立了一个典型的光伏电站模型，相关条件如下：1）电站地点：假设在西部某地，纬度为 35 ? 40。，海拔3000m以内，太阳 能总辐射年总量为1800kWh/m2（I类资源区）。2）电站规模：50MW ;其中，光伏组件60MW逆变器50MW,系统配置按“光伏组件：逆变器=1.2:1 ”考虑；3）选用260W多晶硅组件，按10年衰减10%、25年衰减20%进行发电 量计算；整个 电站系统效率按80%考虑。4） 其他：固定式运行方式，方阵倾角采用 35 ,年峰值小时数为2100h ;独立柱基，以110kV电压等级送出；7）假设不同情形下，未提

3、及的光伏电站所有其他条件均相同8）除从“汇流箱箱变“之外，其他设备造价估算如下表。光伏电站部分投资估算表序号设备单价规模总价（万元）1光伏组件及安装3.540MW140002列阵支架、基础及安装0.64024003电气二次设备及安装409604升压变电设备及安装4012005建筑工程费用0.64024006其他费用4032007总价24160配电设备说明：上述费用不包含汇流箱、直流配电柜、逆变器、箱变、直流电缆、交流电缆等费用。8）运营维护费和设备维修费用：为简化计算，按平均每年1000万、25年25000万元考虑。2三种型式逆变器设计方案 目前，市场上的主要逆变器类型包括：集中式,集散式、组

4、串 式。本文从“初 始投资成本”、PR值”两个角度对三种型式逆变器进行对比。在进行数据对比之前，先分析一下选用不同逆变器对方案的影响。整个光伏电站的设计方案为：20块265W光伏组件组成1个串联之路，每个方阵为2个并联支路；190个 方阵组成一个1.07MW的发电单元。整个光伏电站由 40个发电单元组成，总 容量为42.8MW。集中式每个发电单元设计方案为：光伏组串所发电量用PV1-F-1X4电缆汇入14台汇流箱（12个16进1出，2个8进1出），再以450820V的直流电压用ZR-YJY22-0.6/1-2X 50 电缆汇入2台直流配电柜，之后以450-820V的直流电压用ZR-YJY22-

5、0.6/1-2X 50 电缆汇流进入2台500kW 逆变器，转化为315V的交流电后，用ZR-YJY22-0.6/1-3X 185 汇入一台10OOkVA的箱式变压器。集散式每个发电单元设计方案为：光伏组串所发电量用PV1-F-1X4电缆汇入14台控制器（12个16进1出，2个8进1出），再以820V的 直流电压用ZR-YJY22-0.6/1-2X50 电缆汇入2台直流配电柜，之 后以820V的直流电压用ZR-YJY22-0.6/1-2X 50 电缆汇流进入1台1000kW 逆变器，转化为540V的交流电后，用ZR-YJY22-0.6/1-3X 185 ）匚 入一台1000kVA的箱式变压器。

6、组串式每个发电单元设计方案为：光伏组串出线用PV1-F-1X4电缆汇入35台28kW组串式逆变器，转化为480V交流电后用YJV10OOkVA的-0.6/1 kV- 3X6电缆汇入交流配电柜汇流，再用ZR-YJY22-0.6/1-3X 185 电缆以480V交流电压汇入一台箱式变压器。此方案中，光伏组件：逆变器=1.226 : 1,略高于集中式、/ Jt八=口 1=1oI 月 i CZ)? M? JI?匚图1集中式/集散式每个单元布置方式组串式的发电单元如下图所示三种方案的设备用量情况如下图所示集中式方案,集敲式:方案组串式方案：I 4MI ?rivSSJUtldu A- r i冷kH 141

7、CFR-43M1VIMbisJ亘科昙式夕里蛮器主加电宅卫鲁香逢MX/of? cnAr?2w*一 J4切j.3逆变器选型对造价的影响分析根据上述布置方案，对三种型式的造价进行估算。集中式逆变器、直流配电柜、箱变、交直流电缆线投资序号项目数K （台）单价（万）总价（万元）1汇流箱5600.351962直流配电柜801.51203逆变器801512004双分裂箱式变压器40156005直流电缆：PV1-F-1-43361.2403.26直流电缆：ZR- YJY 22-0.6/1-2X5044KM93967交流电缆ZR- YJY 22-0.6/1-3X1853.2401288总价：3043.240MW

8、小计：3043.2万元集散式逆变器初始投资估算序号项目数K （台）单价（万）总价（万元）1控制器5601.58402直流配电柜801.51203逆变器40228804双绕组箱式变压器40156005直流电缆：PV1-F-1-43361.2403.26直流电缆：ZR- YJY 22-0.6/1-2X5044KM93961.64064交流电缆ZR- YJY 22-0.6/1-3X1858总价：3303.2组串式逆变器及其他初始投资估算序号项目数K （台）单价（万）总价（万元）1逆变器14001.419602交流配电柜2000.81604双绕组箱式变压器40197605直流电缆：PV1-F-1-42

9、481.2297.66交流电缆：YJV-0.6/1kv-3X642KM31267交流电缆ZR- YJY 22-0.6/1-3价：3783.6从上表可以看出，集中式的造价最低，集散式与集中式相差不大；组串式逆变器虽然造价比集中式高 0.2元/W,但综合造价仅高出0.114逆变器选型对PR值的影响分析PR通过图3,可以清楚的看到，选用三种型式的逆变器，主要差别体现在：电气 设备用量电缆长度电压水平三个方面。因此，其对(发电效率)值的影响，主要体现在电气设备效率和线损上。先来看线路损耗。计算线路损失时，按照光伏组件的平均工作状态考虑，即辐照度为800W/m2 寸：P=193

10、WU=28.3Vx l=6.84A经计算，各种技术路线的线路损失如下。集中式长除(km)tHffl (2)*44 (A)线插时组仲斗匚济言旨44203620.S1169汇流箱4己电柜2B&5()34.48109 44413配电柜嫌器2,5053.4517731ioe逆芟器？箱支3*18341.4269 79箱雯-忙集128.194胃辛0.3直流线损合讣交疣线损一璧葡直变肆蓬篇说健计宵线径S巧细(km)电阻Co)椒A)线插运的组件丸流殖44205620.61&B4169匹弼g ”逆突器2*505034.4882.15曲配弼淘器2*5053 45134阳63逆变器？箱变3*18531.051373

11、K箱变集站3-9S12S.194.8603直拣钱柿令什J69组串式线径(mm-)K 度(koi)电 IE (n)电流(A)轴(kW)组件、逆臭器43102672366.H4125逆史器召电柜3*10525375217.0292，电机耗娈3*1851552517比285前娈*汇集帖何12K W4祁0屯且矽躺十125交.” 577 R表夕二冲至式左变罪热芭握耗玳J集巾式集散式组串式直流翳(kW)691469125交痂线撞(k藤)17?45577合计CkW)86 14702找路损耗门分比1.97%1 16%1.5SAb说明：由于线损计算时，组件功率按 193W考虑，因此在计算线损百分比时，电站功率按

12、43.47MW 考虑。由于线缆长度的差异，造成线损的差异，从而造成MPPT电压差异。由于集散式组串式都能在组串段，对每个组串的MPPT进行精确跟踪，因此，此项损失暂不考虑；而传统的集中式逆变器，由于每个发电单元仅有2路MPPT因此要按电压最低的组串考虑(即离逆变器 最远的组串)。经计 算，集中式由于MPPT电压跟踪造成的损失按150kW考虑，约为0.34%。在看设备的转化效率。根据公开数据，不同类型的逆变器欧洲效率均标示为98.5% o综上所述，米用不同型式逆变器，造成的PR值差异如下表。表io三种型式逆变器的FR值对比序号项H集中式组fet1温度造成的年平均损失2%2每个光且串内.组井呱配揄

13、失1 5%3污言寸叹尘遮档炭失5%斗不可利用的太阳就辐射损失竽3奢5系统维修及敌障喳成的损失2%16直流，交流线路锁失1.97%1.16%订9%7光伐组串间匹配损尖034%0口舄0%1逆变器效率损劳1.5%1.5%1.5%9箱变升压损尖1.5%1.5%1.5%系统综合敬率82.es%通过上表分析，逆变器之前的光伏系统效率按89%以内。当辐照度为1000W/m2寸，59.488MW 光伏组件出力经折减到达逆变器时的功率约为52.9MW由于集中式、集散式2*500kW 和10OOkW 逆变器的最大输 入功率分 别为2*550kW 和110OkW 不会产生弃光；组串式 28kW 的最 大输入功率为 28.2kW,会产生弃光。当辐照度为932W/m2及以下时，光伏组件出力经折减 到达组串式逆变器时不会产生弃光；根据某地实 际统计数据，太阳能辐照度为 932W/m2及以上的总辐射量，占一年总辐射量 的9.8%o因此，组串式逆变器全年由于光伏组件超配产生的弃光率按0.67%考虑。基于年峰值小时数为2100hx PR值、弃光率进行计算，三种型式逆变器的发电量情况如下表所示表，三粕型工：逆娈畚匕岌比量对比顶目V不弃俎伟虑弁龙）39.4SB年底首.小盯数2100系统效幸33.60A08123%15A3%苣年发电量（万10322.5 人1D443J11Q39L491Q3