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張顯立:西部光伏電站解決方案及發展趨勢
【人物簡介】
陽光電源股份有限公司系統解決方案總監

【本期導讀】陽光電源股份有限公司系統解決方案總監張顯立發表了主題為《西部光伏電站解決方案及發展趨勢》的演講。
播客觀點
    
 
  2015年10月16日,由北極星太陽能光伏網、常州天合光能有限公司聯合主辦的“西北四省區(新疆)光伏電站質量˙設備選型研討會”在新疆烏魯木齊美麗華酒店舉辦。來自國內各大電站業主、設計院(所)、光伏設備企業等200余家企業參與了此次盛會。
 
  會上,陽光電源股份有限公司系統解決方案總監張顯立發表了主題為《西部光伏電站解決方案及發展趨勢》的演講。
  陽光電源股份有限公司系統解決方案總監張顯立
 
  以下為演講實錄:
 
  各位光伏的同事,大家下午好。今天非常感謝主辦方給我這樣的機會給大家分享我們陽光的一些觀點。今天也是我今年下半年第三次在西北的論壇上發言,第一次是在酒泉的新能源國際博覽會,第二次是寧夏的西北五省光伏研討會,今天很幸運第三次參加這樣的研討會。今天我給大家匯報的題目是《西部電站的解決方案和發展趨勢》。大家都知道我們陽光主要是做逆變器的,我們的核心產品,包括所有的精力,這十幾年都圍繞著逆變器業務展開。
 
  現在光伏發展的趨勢以及應用的趨勢,大家都很清楚,尤其是我們今年從最開始的17.8GW計劃的裝機量又增加了5.3GW。從長遠的規劃,2020年要達到150GW。實際上如果按照現在的速度,我估計到2020年數字會超過150GW,到2030年可能會達到400GW,更長遠到2050年可能增加到2000GW,也就是說今后我們每年都會有20~30GW裝機量。這里面還有一個數字:60%可能是以大型的地面電站為主,40%會是分布式,包括各種屋頂等。比如說寧夏,現在裝機的是一個多GW,寧夏整個地區大概可以裝十幾個GW,所以后面地面電站建設的總量空間還是非常大的,盡管有限電等各種各樣的問題,但是這個大力發展的趨勢肯定是必然的。
 
  從去年開始,我們國家開始大力發展分布式項目,當時大家討論很多的屋頂覺得很復雜,但是現在來看,我們回頭再想想分布式項目,這個復雜的程度遠遠沒有我們現在做的這些新形式復雜。比如說農業光伏、水上飄浮式等,這些新型電站的出現給我們光伏系統的設計提出了更高的要求?,F在我們甚至在研究這個光伏下面種什么樣的蔬菜的收成會高,長得更好,我們這個透光率到底設置多少合適等等,不同學科的交叉給我們光伏系統的設計挑戰是非常大的。
 
  作為大型的地面電站,它的特點是規模比較大,地面比較平坦,一般是110、220或者是330千伏高壓接入,同時需要快速響應電網調度,尤其是我們現在規模越來越大情況下,對于我們光伏電站調度的要求越來越高。我們系統的投資相對比較大,所以對于投資的收益關注度也是非常高。
 
  在大型地面電站里,集中式逆變器解決方案是主流的方案,主要原因就是初始投資低、電網接入友好,后期運維成本低等方面優勢。我們經過2014年到現在這么長時間運行結果來看,在大型地面電站,地面平坦沒有朝向和遮擋的情況下,集中式和組串式的發電量是持平的,這個結論我們在很多的電站,包括在寧夏、新疆的電站里面,通過業主的計量電表讀出的發電量數據得到了充分驗證。
 
  對于分布式項目,我們也讓用戶選擇這種組串式逆變器,這種優點很明顯,首先它的容量比較小。而且可以有效解決不同朝向、遮擋帶來的失配問題,比如說分布式屋頂,存在南北朝向的問題,還可能有一個高層建筑遮擋,包括我們一些復雜的小型的山地項目,那么在這樣的項目我們推薦用戶選用組串式。
 
  今天上午還有一個同事問我,你們陽光是不是也開始做組串式了,這個里面其實有一個誤解。陽光其實從做光伏的時候,最開始做的就是組串式逆變器。2003年我們第一款組串式逆變器用在上海奉賢項目,后來因為國內大力發展西部地面電站,我們推出了500KW集中式產品,那么這么多年我們的組串式主要的市場在哪兒?主要在歐美這些國家。截止現在,我們組串式逆變器產品涵蓋了從2.5KW到最大80KW的整個功率范圍,電壓從220V到380V和480V等各種等級。我們的組串式發貨量超過了3GW.所以在分布式項目越來越多的情況下,組串式運用的比例也越來
 
  對于大型荒漠電站,我們剛才有一個視頻大家也看了,我們一直推薦的是箱式逆變房。我們認為這是大型荒漠電站的最佳選擇。從2014年的發貨量來看,箱式逆變房占了集中式方案的比例達到了47.4%,今年可能會突破60%這么一個比例。它的主要優勢一個是初始投資,相對于土建房來說,初始投資成本大概可以節省6萬塊錢每個MW,這還是比較保守的估計。這里面包括了占地面積、建設成本等。對于箱式逆變房,大家擔心也是比較多的,比如網上有人說,有些房子要開著門散熱。那么目前我們這個箱式逆變房已經經受了50度高溫的考驗。這個數字我們都是經過了從2013年底發貨到現在,實際經過了2014和2015年這兩個夏天,而且目前我們應用環境溫度最高的不是在國內,而是在巴基斯坦還有阿爾及利亞這些沙漠地區,那里環境溫度達到了50度以上。
 
  還有防水防塵設計。對于西部大家反應比較突出的灰塵問題,我們推薦用戶采用這種底部進風的方案。其實大家在西部都見過風電,風電上有一個比較明顯的特點,就是我們的變流器一般是放在塔筒下面平臺上面的,平臺下面有一電纜的空間,從這個地方把電纜接上來,我們的風冷變流器大部分就是從這個底層進風的。我們國內每年裝機將近有20個GW的風電從來沒有出現過大量灰塵問題,所以從防塵的角度來說,我們建議用戶可以采用這種方式。
 
  同時集裝箱還有一個最大的好處,就是它把系統真正地簡化了,可以從安裝維護的便利性,從系統設備的數量可以看出來。我們對比一兆瓦的系統,可以明顯算出來,使用集裝箱可以大大減少設備的數量。同時對于后期運維還有個好處:里面有煙霧報警器,有照明系統等,從用戶的角度出發,如果是土建房,每一個部件壞了,你都需要單獨去找不同的廠家。那么這個箱式逆變房就解決了這個問題,所有的問題都可以找箱式逆變房的提供廠家,他們可以幫你解決所有問題。目前,我們箱式逆變房已經在全球的市場廣泛運用,截止2014年底全球累計安裝4GW,今年這個數據在進一步加大。
 
  第三部分是西部電站的一些發展趨勢。前面很多專家也提到,現在大家更關注的是25年的度電成本,也就是怎么去提高我們生命周期總的發電量和降低生命周期總的成本。實際上從我們的角度認為,降低LCOE是一個非常系統的工程。有一個大學老師做了很多方面的調查研究,包括組件的踩踏,不正當的施工、搬運等。也就是說即使你設計好了,PR可以達到85%,但實際安裝以后到運行并不能達到預期的效果。目前國內大家都知道我們的領跑者計劃,要求首年系統效率不低于81%,國內實際電站有些專家也進行了統計,目前大概在75%左右。那么像在歐美的發達國家系統效率值是多少呢?基本上是在85%~90%這么一個程度,所以這里面實際上還有很大的空間去提高。
 
  第一個趨勢我們認為是更大功率、更高效率、更高電壓的逆變器應用不斷增多。首先是單機2.5兆瓦,這個是我們今年4月份在上海光伏展上推出的箱式逆變房,它的單機尺寸是10尺集裝箱,容量可以做到2.5兆瓦,里面包含了4臺獨立的630千瓦逆變器,同時這個交流是可以直接并聯輸出,可以直接用雙繞組變壓器,不需要分裂式變壓器。
 
  現在我們和很多設計院交流,他們也都做過精細化的設計和分析,認為1000伏的系統2-2.5兆瓦一個單元可能是最優化的,所以我們也看到在國外主流逆變器廠家都推出了2.5兆瓦的解決方案或者是戶外型逆變器。我們認為在2016年大型電站里,2兆瓦或者是2.5兆瓦可能會大面積運用。目前我們其實還有更大的需求,比如說我們印度的客戶,一個方陣5兆瓦,用兩臺2.5兆瓦的箱式逆變房接入了一個5兆瓦的雙分裂變壓器。還有像泰國,基本上也是需要2.5兆瓦的,所以我們目前這款產品包括在國內也不斷有客戶來運用。它的系統成本我們大概算一下,降低0.1元/W左右。
 
  1500伏系統的運用是必然趨勢,從2015年開始國內有很多用戶開始使用。我們這個逆變器產品也經過幾年時間的研發,推出這個產品。相對1000伏系統,1500伏可以節省每瓦大概2毛錢的成本,同時系統的效率還可以進一步提高。
 
  第二個趨勢是集成度進一步提高,也就是說系統進一步簡化,這也是今年非常明顯的趨勢,把整個中壓系統集成到箱式逆變房里,這種方案在目前整個歐洲非常流行,歐洲基本上是采用這種集裝箱的方式,北美基本上是采用平臺的方式,采用戶外型逆變器。
 
  第三個趨勢就是系統設計的精細化,這里面實際上包含了很多內容。首先是超配的設計,把直流和交流的比例進一步提高。過去基本上是1:1的比例來設計,我們通過大量的研究發現,比例完全可以做到1.2:1甚至更大,尤其是對于我們分布式的項目。通過超配之后,可以進一步提高系統的收益,這有一個具體的例子,我們計算超配到1.2倍以后LCOE可以降低6%左右,當比例再增加的時候,這個LCOE會出現一個拐點。
 
  還有逆變器的SVG功能,這個也是我們行業討論比較多的,怎么利用我們逆變器來替代電站SVG,進一步降低系統成本。目前逆變器不管是響應時間還是無功容量,都是滿足要求的。目前所有分布式項目,我們陽光做的,都是采用的這種自動無功跟蹤控制的方案,我們可以自動采集產權分界點的有功、無功和功率因數,然后來控制我們每臺逆變器發相應的無功,讓我們的功率因素達到0.95以上。對于大型的電站,我們現在也可以運用我們的逆變器實現SVG的功能。首先是時間上,30毫秒的要求,這個逆變器是完全可以滿足的。那么第二個大家擔心的容量問題,實際上我們現在功率因素0.9,它的無功容量,就是輸出500KW有功的時候還可以輸出240KVar的無功,實際上也就是50%的容量。這個可能用戶擔心逆變器發了無功是不是犧牲了有功發電,實際上不會的。這個功率因素代表著50%的無功容量,完全滿足電站現在的要求。還有包括這種無人機在新型電站的設計進行勘測這些方面的運用,包括我們上午有些老師也提到的精心化的設計,布局,排列方式等,我特別贊成上午有位老師說的提高單位面積土地的利用率。原來我們設計間距設計到7米~8米非常寬,實際上我們國外做的電站最小的間距是2點幾米,雖然存在一些遮擋,但是可以提高土地利用率,降低整個系統的成本,這都是精細化設計后帶來的好處。
 
  第四個趨勢也是今年大家談得非常多的,光伏+互聯網,實現電站的數字化。那么從技術的發展角度來說,數字化智能化是一個必然的趨勢?,F在其實互聯網+已經應用到了很多行業,我看到有一個地方報道用互聯網+實現農民種地,就是可以把土地的信息采集來,通過對土地成分的分析,并通過信息平臺展示出來,來告訴用戶比如說我這個大棚上,什么時候施肥,施什么肥,用什么樣的植物等,所以互聯網+已經用得非常多。對于光伏來說,我們現在主要是講的這么一個智能化的管理系統。
 
  簡單理解,我有一個不太恰當的比喻,這套管理系統實際上類似于我們企業的ERP,它主要的作用是實現光伏電站的智能化或者數字化管理。通過這樣一個數字化和智能化的手段,主要實現四大功能,第一個是實現我們所有電站集中管控,第二個可以實現自動化運維,減少人力成本,同時減少發電量的損失,第三個層次的功能就是可以做一些智能分析來提高發電量,第四個功能是金融化方面的,利用這套管理系統可以進行電站評級、評估,因為今后的電站作為一種資產進行轉讓會是經常發生的事情,那么電站轉讓的時候,你怎么來體現電站的價值?就是要有數據。所以今后這個數據是最值錢的,如果一個電站有5年的發電量的運行數據,5年的的故障記錄情況,轉讓的時候你就可能更好的來提升電站的價值。
 
  目前我們可以檢測到每一個組串,不管是集中式的解決方案或者是組串式的解決方案,都是這樣一個技術。當然這里面想要實現進一步分析目前還存在一些困難的。比如說分析不同組串之間的發電量的差異,大家想想,如果模型分析這個組串比那個組串的發電量低多少,你要實現什么樣的判斷?如果正好一片云來了怎么辦?正好把這幾片遮住了,那幾片沒有遮住,比如說這個地方灰塵厚點,那個地方灰塵少點,所以目前我們在大型的電站或者所謂的組串檢測,還存在一些困難,你要去做這樣的分析是要基于一個非常好的模型,才能真正的實現這個處理。如果單獨去做一個電站整體發電量的分析,比如說我這個電站分析了今年的發電量比上個月少5%,現在的軟件都可以實現。
 
  未來的發展趨勢可以監控到每一個組件,就是我不僅可以實現對每一塊組件的檢測,我還可以進行一些控制,比如說我這個組件出現了問題,可以通過遠程控制對它進行關斷處理。這些技術都在不斷進步,當然我們還要特別提醒的是,目前互聯網給我們電站的管理確實可以帶來一些效果,但是我們不能過度去依賴管理的工具能改變我們電站真正的系統效率或者成本,因為我們最根本的還是要從電站前期設計到我們的施工各個環節都要把握質量問題,最后用這個軟件才能產生效益。
 
  最后一個趨勢就是儲能運用。大家都在討論限電的問題,現在限電也越來越厲害,我剛才看到一個消息,原來寧夏是不限電的,今天有人在討論說寧夏也開始限電了。之前說甘肅、新疆這些地方限電。限電這個問題可能一直是困擾整個西北光伏的一個大問題,從我們的角度認為光伏加儲能對于限電問題可能是一種解決方式,當然目前我們儲能系統成本還是相對比較高的。
 
  儲能最大的好處是它不僅解決了我們光伏限電的這個問題,還平滑了輸出。我們即使現在把你所有的網架都架上了,我們的預測做得十分精準,你也沒有辦法解決這個光伏波動的問題,因為你沒有辦法控制風,沒有辦法控制光,但是我們加了儲能以后,我們可以保證我們的輸出是平滑的。所以從長遠角度講,光伏加儲能是一個必然的趨勢。
 
  我們陽光除了光伏逆變器以外,幾年前就開始做儲能的逆變器,目前我們在國家很多示范項目,包括我們在海外的項目里面都運用了大量的我們的解決方案。
 
  總結一下,首先就是剛才提到的大型的地面電站的情況,集中式我們一直認為是大型地面電站的首選方案,箱式逆變房受到越來越多用戶的歡迎,它可以進一步降低成本,同時還可以提高可靠性。集中式的發展趨勢是更大功率、更高電壓的方向,2兆瓦和2.5兆瓦我們認為在2016年會大產量在國內的電站應用,包括1500伏的系統?;ヂ摼W+會越來越多地運用在我們光伏電站里,智慧型光伏電站是一個主流的方向。光伏加儲能的運用可以有效地解決西部的限電問題。
 
  我的報告就到這里,謝謝大家。
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