作者：鞠靖、趙東閣、關仿

作者單位：東營財金清潔能源有限公司

摘  要：在近期國家對光伏電站容配比放開的背景下，為探求東營地區最優容配比，文章運用PVSYST軟件及財務模型，在直流側容量固定和超裝兩種情況下，測算不同容配比下的平準化度電成本和財務內部投資收益率變化。通過測算分析得出東營地區最佳容配比為1.452，且直流側超裝情況下財務內部投資收益率更高，平準化度電成本更低。

容配比：光伏電站的組件容量與逆變器額定容量之比。

平準化度電成本（LCOE）：是對項目生命周期內的成本和發電量先進行平準化，再計算得到的發電成本，即生命周期內的成本現值/生命周期內發電量現值。計算方法為：(初期投資-生命周期內因折舊導致的稅費減免的現值+生命周期內因項目運營導致的成本的現值-固定資產殘值的現值)/(生命周期內發電量的現值)。

財務內部投資收益率(IRR)：指項目在整個計算期內各年財務凈現金流量的現值之和等于零時的折現率，也就是使項目的財務凈現值等于零時的折現率。

限制容配比阻礙了系統實現最優設計，不利于度電成本降低，若一定程度上提高容配比，則有以下意義：

（一）可以補償光照的不足、溫度、灰塵、線損、串并聯失配、組件衰減帶來的功率損失，可以使光伏電站能夠達到額定輸出功率，為電網提供穩定的電能。

（二）配以一定比例的儲能系統后，光伏電也可以“壓得下、拉得起”，可以成為電力系統中的“骨干電源”。

（三）逆變器的在早晚時段的工作時間更長，因為逆變器需要在直流輸入功率達到其啟動閾值后才能夠啟動，在同樣的日照強度下，提高容配比光伏組件輸出更高的功率，逆變器越早啟動，晚停機，發電時間更長，能夠更好的利用當地的光資源。

（四）提高逆變器、升壓變、配電、變電設備的利用率，攤薄公用設施的投資成本，大幅降低工程造價、降低發電成本。

（五）容配比作用案例

案例1：國內西部某100MW光伏電站，該電站采用1倍容配比設計。從圖1可以看出，電站只在中午的時候接近滿功率輸出，其余大部分時間設備功率都處于閑置狀態，且發電曲線受天氣影響，波動幅度較大。從投資收益來看，由于逆變器、變壓器等交流設備滿載時間較短，設備利用率低，造成了容量浪費，間接提高了電站的度電成本，降低了投資收益率。從電站運行和電網調度來看，發電曲線波動越大，說明電站功率輸出波動幅度也越大，增加了電站輸出功率預測準確度和電網運行調度的難度。據了解，國內電站因為功率預測不準確導致的罰款，每年都會給業主帶來一定的損失。

圖1 西部某100MW電站三天的實際發電曲線

案例2：海外某200MW光伏電站，采用1.42倍容配比＋跟蹤系統設計。從圖2可以看出，電站逆變器從早上8點到下午5點一直處于滿功率運行狀態，相較于圖1,該電站發電曲線幾乎呈平直狀態。即使光照出現一定程度的波動，逆變器輸出功率也只是出現微小變化，整個電站的輸出更加穩定。從投資收益來看，雖然電站存在一定程度的棄光，但系統度電成本達到最優，投資收益率更高。從電站運行和電網調度角度看，發電曲線不再是支動形狀。電站發電更穩定，可調度性更高，大大提升了電網友好性。

圖2 海外某200MW電站三天的實際發電曲線

（一）基礎方案

根據光伏電站設備選型發展趨勢，本文選用535Wp雙面雙玻組件，固定支架，196kw組串式逆變器。通過PVSYST軟件測算，東營地區最佳傾角為31°。具體基礎方案見表1。

（二）基礎方案投資

模擬東營地區光伏電站基礎初始投資成本，初始投資合計3.74元/W，直流側（DC）成本2.45元/W，交流側（AC）成本1.29元/W，投資明細見表2。

（三）不同容配比方案下IRR與LCOE測算

1、直流側容量固定的IRR與LCOE分析

直流側容量固定100MW，容配比提高后，交流側逆變器、箱變、線纜等材料或設備使用量減少，交流側單瓦造價降低，而直流側單瓦成本不變，從而降低了初始總投資（見表3）。在容配比提高到一定程度后，逆變器會產生棄光，損失發電量，降低發電收入。根據東營地區歷年輻照及考慮背面增益，選取1424小時作為首年等效利用小時數,通過PVSYST軟件模擬出不同容配比下的發電量，再結合財務模型，從而測算出不同容配比下的IRR和LCOE（見表4）。將不同容配比下的IRR與LCOE繪制成折線圖（見圖3），當容配比在1.452時，IRR達到最高10.02%，同時LCOE最佳0.336元/度電。

圖3 不同容配比IRR與LCOE變化趨勢

2、直流側超裝的IRR與LCOE分析

采取直流側超裝方式，不斷提高容配比，初始總投資逐步升高（見表5）。在容配比提高到一定程度后，逆變器會產生棄光，損失發電量，降低發電收入。通過PVSYST軟件模擬出不同容配比下的發電量，再結合財務模型，計算出不同容配比下的IRR和度電成本（見表6）。將不同容配比下的IRR與LCOE繪制成趨勢圖（見圖4），當容配比仍為1.452時，IRR為10.44%，LCOE降低至0.329元/度電，均獲得最佳值。

圖4 不同容配比IRR和LCOE變化趨勢

提高容配比并在直流側超裝，從發電機理與發電成本的角度來講：一是能夠使光伏電站達到備案裝機容量（逆變器有功功率之和）的額定出力；二是受溫度、天氣、組件衰減的影響更小，光伏發電輸出的功率更穩定，如果增加一定比例的儲能系統，完全可以成為可調度的支撐性電源；三是能夠提高升壓站、送出線路工程等公用設施的利用率，攤薄公用部分的費用，進一步降低單瓦投資成本。

通過模擬數據看出，無論通過交流側減配還是直流側超裝改變容配比，東營地區均在容配比1.452時，出現IRR和LCOE最佳值。直流側超裝雖然提高了初始總投資，但IRR以及LCOE更優。

（一）本文通過在方案和投資基礎相同的情況下，測算和對比不同容配比下的IRR及LCOE變化情況，得出在東營地區建設光伏電站最佳容配比為1.452。

（二）如表7所示，通過分析和對比直流側容量固定和直流側超裝兩種情況下的IRR和LCOE變化，發現直流側超裝情況下，IRR達到10.44%，LCOE低至0.329元/度電，表現更優。

參考文獻

〔1〕崔楠 吳洪寬.［提高容配比是降低光伏度電成本的最有效方法］.陽光工匠光伏網.2018年5月25日.

〔2〕陽光電源公眾號.［三條曲線解密光伏電站未來發展方向］.2020年9月16號.