干货 光伏电站选型设计两个经济平衡点

光伏前期项目开发完成后，开始进入设计和实施阶段。随着国家政策的变化，中大型地面电站补贴逐渐减少，将进入平价上网或者低价上网阶段，光伏系统的设计，对成本的控制要求更高。目前光伏系统对成本和效率的控制有两种路线，一是高效组件路线，采用大功率组件，减少支架和人工的费用;二是组件超配路线，提高组件和逆变器的比例，让逆变器尽量满功率输出，减少逆变器及交流电缆、配电柜、升压变的费用。两种方案各有优势，但都不是绝对的，需要综合考虑，精心计算，找到一个经济平衡点。

1、高效组件路线

相同功率的组件，如果其它条件一样，发电量也差不多。但如果同样的面积安装相同数量的组件，使用低效的250W还是高效的320W，系统中的支架、基础、电缆、人工等初始成本都是相同的，所以高效组件均摊的单瓦投资会低于低效组件。除了初始成本以外，高效组件还可以降低土地成本。

而随着电池效率提升，对于材料品质、性能，设备精度和工艺的要求都大幅提升，这必然会增加制造的成本。所以高效组件的价格要比常规组件的高。为明确高效组件技术对度电成本的影响，我们对功率增益与组件成本变动对度电成本的影响做敏感性测算。测算中假设基础初始投资(常规技术)5元/W，利用小时数 1200h。测算显示，组件功率每增加5W，组件成本容忍度提升 0.03 元/W。

高效组件技术的降本逻辑：测算显示，60 片组件的功率每提高 15W，彩钢瓦屋面、普通地面和水泥屋顶电站、山地电站、水面电站，跟踪支架电站等 BOS 成本分别可节省 0.05元/W、0.09 元/W、0.12元/W、0.135 元/W、0.15元/W。据此假设普通电站所用组件功率每增加5W，系统投资下降 0.03 元/W，以此叠加，则半片、MBB 等高效组件技术 5~20W 的 功率提升可使系统投资 下降 0.03~0.12 元/W。

综上所述，彩钢瓦屋面、普通地面和水泥屋顶电站，如果常规格组件的价格比高效组件低0.1元左右，那么使用常规的组件初始成本要低一点，而在山地电站、水面电站，跟踪支架电站，支架占比较高，使用高效组件的优势就比较明显。所以并不是在所有情况下，使用高效组件都比使用常规组件投资收益高，追求高效并不是实现平价的唯一选择，要考虑支架成本和土地成本在系统中的比例，如何提高电站的单瓦发电能力、和组件寿命对降低成本也同样重要。

2、组件超配路线

光伏组件容量和逆变器容量比，习惯称为容配比。光伏应用早期，系统一般按照1:1的容配比设计。实践证明，以系统平均化度电成本(Levelized Cost Of Electricity, LCOE)最低为标准衡量系统最优，在各种光照条件、组件铺设倾斜角度等情况下，达到系统最优的容配比都大于1:1。也就是说，一定程度的提升光伏组件容量，有利于提升系统的整体经济效益，这就是组件超配。

目前在分布式光伏和地面电站，很少有按1：1去容配比去设计了，绝大部分都实行了超配，但合理的容配比设计，需要结合具体项目的情况，综合考虑，主要影响因素包括辐照度、系统损耗、组件安装角度等方面。

在超配的情况下，由于受到逆变器额定功率的影响，在组件实际功率高于逆变器额定功率的时段内，系统将以逆变器额定功率工作;在组件实际功率小于逆变器额定功率的时段内，系统将以组件实际功率工作。主动超配方案设计，系统会存在部分时间段内处于限发状态，这时候就会有电量损失。

这个平衡点怎么去找，我们先以一个在二类光照地区10MW的电站为例，如果按1.4：1的比例去超配，要估算限发时间段的功率损失有多大，在二类地区，天气晴好的时候，光伏输出功率最高可达组件功率的80～90%，为了估算方便方便，取均值电站最高功率为11.9MW，由于逆变器的最大功率只有10MW，这时候就会有1.9MW的电量损失。

如上图所示，在中午9：00到下午16：00，有7个小时的限发，经估算每天电量损失约5000度电，假如每年有100天这样的天气，这时每年损失的电量约有50万度电，如果每度电价是0.5元，一年的电费损失是25万元。逆变器按正常有超配应该配12MW，1.4超配可以节省2MW的逆变器和升压站等，按照目前的价格，2MW逆变器和汇流箱价格约为50万元，2MW升压站及其电缆配套设备约为100万元，超配节省的钱相当于6年的限额电费损失。

因此，如果不综合考虑，超配太多，实际上也达不到降低系统平均化度电成本的初衷。逆变器的功能，早已超出最初的电流逆变功能，国内领先的逆变器企业，增设了电站技术研发部门，主要研究方向就是逆变器如何与其它零部件、电站、电网更好地融合，支撑电网。逆变器将从适应电网转到支撑电网，通过信息化、互联网+大数据的应用，优化系统运维方式，全方位、多渠道支撑电站精细化运维管理，最大限度提升电站发电量，降低运维成本。通过过量的超配降低逆变器的费用，是很不经济的行为。

仅从逆变器的特性和减少超配损失出发，建议组件和逆变器配比如下：在一类光照地区，按1：1配置，在二类光照地区，按1.1：1配置，在三类平均日照时间3.5小时的光照地区，按1.2：1配置，在三类平均日照时间低于3小时的光照地区，按1.3：1配置。

总结

光伏度电成本下降包括两部分：降低BOS成本和提升25年总发电量，片面强调某一方面，必将损失另一方面，往往是得不偿失。在使用高效组件时，要考虑组件价差和支架之间的平衡;如果是组串超配，要计算电费损失和节省设备之间的平衡。