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分布式发电

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分布式发电

沈阳工程学院Shenyang Institute of Engineering课程研究论文题目并网方式对分布式光伏发电项目成本与收益的影响系 部 研究生部沈阳工程学院课程论文1 专业 电气工程姓 名 尹柏睿学 号 y2016201208 201 年 月 日并网方式对分布式光伏发电项目成本与收益的影响摘要 目前,分布式光伏发电项目主要依靠补贴政策维持,度电成本高仍是制约光伏发电项目发展的主要因素。 通过全寿命周期的方法, 计算了不同并网方式的分布式光伏电站的度电成本和收益, 分析了并网电压等级和电量消纳方式这 2 个敏感性因素对分布式光伏发电成本、收益的影响。 敏感性分析结果显示若要提高分布式光伏发电项目的收益率, 应优先采用光伏电量就地消纳的方式,并尽量采用低压并网。关键词 分布式光伏 ; 度电成本 ; 并网方式 ; 全寿命周期0 引言近几年, 随着各级政府对光伏产业的政策扶持, 分布式光伏发电项目发展迅猛。 浙江省海宁市位于东部沿海地区,是分布式光伏发电项目示范区。截至 2015 年底,海宁市域并网光伏发电项目 381 个,并网装机容量 309.21 MW 。这些分布式光伏并网项目涵盖了各种电压等级的多种并网方式。补贴政策是暂时的, 光伏产业的发展最终还是需要自身技术的不断升级和度电成本的下降。 影响光伏度电成本的因素有很多, 并网方式的选择是其中一个重要因素, 同时也是一个可控因素。 将并网方式对分布式光伏电站的度电成本的影响量化是这次研究的内容。量化分析结果对政府补贴政策的制定和光伏企业的投资方向选择均有重要意义。 在此以海宁市域内的分布式光伏发电项沈阳工程学院课程论文2 1 并网方式划分及投资分析分布式光伏电站的并网方式的划分,按照并网电压等级分为低压并网和高压并网 ; 按照电量的消纳方式分为全部自用和余电上网 ; 按照用户属性分为居民用户和工商业用户。电量消纳方式主要对光伏电价收益有影响, 对投资成本没有影响。 因而, 进行投资成本分析时,将现有的光伏发电项目样本按照电压等级划分为以下 3 类1.1 高压 1020 kV 并网项目此类分布式光伏项目的用户均为工商业用户, 光伏装机容量较大, 超过了用户受电容量,光伏电量无法在用户内部消纳,需要上送电网。如图 1 所示,采用 10 kV 与 20 kV 高压并网的分布式光伏电站主要组成部分包括 光伏组件、汇流箱、直流箱、逆变器、升压变压器、高压开关柜等。 此类项目由于装机容量大、 投资大, 运营维护费用和贷款利息也是全寿命周期成本的重要组成部分。初期投资成本约为 10 元 /W。图 1 分布式光伏 1020kV 并网示意1.2 低压 380 V 并网项目此类分布式光伏项目的用户均为工商业用户,光伏装机容量一般不超过用户受电容量。当光伏发电出力超过用户负荷时, 也存在光伏电量经用户变压器升压上送电网的情况。 如图2 所示,该类项目采用 380 V低压并入用户低压侧开关柜,与高压并网项目相比,减少了升压变压器及高压并网柜等。 折算后, 初始投资每瓦成本比高压并网的光伏项目低 0.40.6 元,约为 9.5 元 /W 沈阳工程学院课程论文3 图 2 分布式光伏 380 V 并网示意1.3 低压 220 V 并网项目此类项目均为居民家庭光伏项目。一般情况下,装机容量较小,电量均在 220 V低压侧消纳。 如图 3 所示, 此类项目结构简单, 其逆变器采用的是微型逆变器,直接安装于光伏组件背面。然而因为规模较小,其单位成本也较高。例如,采用的微型逆变器相对单价较高,1.5 一 3 元 /W 不等。 且由于微型逆变器与光伏组件一起安装于户外。 其实际使用寿命会大打折扣。此外,单位人工安装费用等成本也较高。一般家庭光伏发电项目,容量在 2 10 kW,其初始投资成本折算后约为 12 元 /W。沈阳工程学院课程论文4 图 3 分布式光伏 220 V 并网示意2 发电量分析分布式光伏发电项目的收益取决于发电量, 发电量受到当地太阳能资源、 光伏组件的效率、电站构成、运行方式、运行年限、电池表面清洁度、线路损耗等多种因素的影响。光伏发电系统的有效运行时间是能够直观地体现光伏发电系统年发电量的参数。我国东部沿海地区,考虑到系统效率及太阳能辐射量等因素的影响, 与建筑结合的光伏发电系统有效运行时间为1 200 h 。不同地区因天气情况不同,该数值亦有所不同。光伏电站随着光伏组件等设备的老化,其有效运行时间也会降低。选取海宁市区内并网运行时间在 1 一 1.5 年的项目为样本,其中 10 kV 和 20 kV 项目各8 个, 380 V 和 220 V 并网项目各 16 个,见表 1。统计 2015 年 3 月 25 日一 2016 年 3 月 24日的发电量, 将发电量除以各项目的装机容量, 计算出各项目的年有效运行时间。 年有效运行时间的数值也代表了单位装机的年发电量。表 1 单位装机年发电量统计并网电压等级 消纳方式 样本数量 /个 发电量 /Wh 10/20kV 上网为主 16 962 自用为主 14 1061 380 kV 上网为主 2 929 自用为主 14 1148 220 kV 上网为主 2 949 一般情况下,采用 10/20 kV 并网的分布式光伏项目,其装机容量较大,大部分电量均是上送电网 ; 采用 380/220 V 并网的项目,则因用户负荷大小而不同, 大部分项目电量均在用户内部消纳, 少部分用户负荷较轻, 光伏电量主要通过上网消纳。 按照不同并网电压等级和电量主要消纳方式进行分类统计取平均值。分布式光伏发电项目的单位发电量受电压等级和主要消纳方式的影响。 高压并网的项目和低压并网但以上网为主的项目,单位发电量低 ; 低压并网且电量自用为主的项目,单位发电量高。 主要原因就是在升压过程中产生了较多损耗。 低压并网的项目发出电量要上送电网,沈阳工程学院课程论文5 也需要升压的过程。随着光伏组件的老化,光伏电站的发电能力也将逐年下降。光伏组件设计使用寿命为25 年,工商业用户分布式光伏电站,其逆变器等设备安装于室内,运行环境良好,一般可以达到设计使用寿命。 而居民家庭光伏项目采用的微型逆变器, 直接安装在光伏组件的背面,受工艺及运行环境影响,其使用寿命大大缩短。全寿命周期内,以 220 V 并网的家庭光伏发电项目,总发电量较少。3 度电成本及收益分布式光伏发电项目的收益率受度电成本 单位电量成本 、电价和补贴政策的影响。3.1 度电成本分布式光伏发电项目度电成本的高低, 取决于初始投资的大小。 此外, 安装于工商业用户的大容量分布式光伏电站,全寿命周期成本主要包括 光伏发电初期投资、光伏发电运维费用、贷款利息、损耗费用、停电损失费用、用户配电网初期投资、用户配电网运维费用。对于小型的家庭光伏发电项目,则不存在贷款利息、停电损失、运营维护等费用。3.2 电价水平光伏的电价水平跟用户的性质和消纳方式有关。 工商业用户的分布式光伏发电项目多采用合同能源方式, 即由第三方投资者投资建设光伏电源, 所发电量优先满足和光伏电源位于同一地点的用户使用, 多余电量上网, 不足电量由电网企业按当地销售电价向用户提供。 在这种模式下,光伏电站的合同电价低于网供电价,一般为 0.65 元 //kWh 左右。居民家庭光伏发电项目,自用部分可按照网供电价 0.55 元 //kWh 计算。分布式光伏发电系统自用有余上网的电量, 由电网企业按照当地燃煤发电机组标杆上网电价收购, 浙江省为 0.445 3 元 /kWh。3.3 补贴政策现有的补贴政策主要包括以下 3 类 1 国家级 2013 年,国家发改委出台了关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知 ,其中对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策,电价补贴标准为 0.42 元 /kWh 含税,下同 ,通过可再生能源发展基金予以支付,由电网企业转付 ; 其中,分布式光伏发电系统自用有余上网的电量,由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。2 省级 浙江省在国家补贴基础上再增加 0.1 元 /kWh 3 地市级 海宁市对市域内实施的光伏发电项目,经申报批准,装机达 0.1 MW 以上,在国家、省财政补贴基础上,实行电价地方补贴。对在 2014 年底前建成的按 0.35 元 //kWh标准给予补贴,连续补助 5 年,对屋顶资源提供方按装机容量给予 0.3 元 /W一次性补贴、海宁市级补贴只有 5 年, 且小型家庭光伏发电项目因容量达不到要求, 无法享受补贴。将补贴折算至全寿命周期内,实际可享受补贴约 0.08 元 //kWh 。3.4 收益分析按照电压等级和电量消纳主要方式的不同, 分别计算各类分布式光伏电站项目的度电成本及收益, 如表 2 所示。 由计算结果可知,样本的度电成本均高于其电价, 即项目本身都是亏损的。将补贴计入收益后 . 发电量自用为主的项目收益。表 2 分布式光伏电站项目样本度电成本与收益计算沈阳工程学院课程论文6 若要提高分布式光伏项目的收益率, 应优先采用光伏电量就地消纳的方式, 并尽采用低压并网。均超过了度电成本,其中低压并网项目的收益率甚至超过 20。而装机容量大,发电量大部分上送电网的项目,因上网电价较低,仍为亏损状态。实际收益率受到初始投资、年有效运行时间、 运营期限、 上网电价、补贴电价等多个因素的影响。 以上各因素的单因素敏感性分析难以得出有效结论。 在此, 将以上各因素对实际收益率的复合影响整合为电量消纳方式和并网电压等级两个敏感性因素进行分析。 敏感性分析结果 电量消纳方式对实际收益率的影响大于并网电压等级对实际收益率的影响。4 结语现阶段, 东部沿海地区的分布式光伏发电项目的度电成本仍较高, 主要原因在于初投资较大。 此外,度电成本还受到并网电压等级和电量消纳方式的影响。低压并网、自用为主的项目度电成本较低 ;高压并网、上网为主的项目度电成本较高。分布式光伏发电项目的收益因电价而异,就地消纳的电价较高, 而上网收购的电价较低。 装机容量大, 部分电量需要上送电网的项目,在享受补贴后仍为亏损状态。从长远的战略角度来看, 光伏发电的健康发展关系到未来的能源安全。 现阶段的补贴政策是必要的。地方政府在制定光伏补贴政策时,应引导企业或个人选择合理的容量 .而不是一味鼓励沈阳工程学院课程论文7 参考文献[1] 中国工程院项目组 .可再生能源卷 [M] 北京 科学出版社, 2011. [2] 苏剑 ,周莉梅 ,李蕊 .分布式光伏发电并网的成本 /效益分析 [j] 。中国电机工程学报, 2013, 34( 12) 50-51. [3] 曹石亚,李琼慧,黄碧斌,等光伏发电技术经济分析及发展预测 [J].中国电力, 2012,81264-68. [4] 黄海涛,顾群音,曹炜 .分布式光伏上网电价国际经验及对我国的启示 [J].价格月刊, 2014,4451-4. [5] 高文祥,王明渝,王立健,等光伏微型逆变器研究综述 [J].电力系统保护与控制 2012,2111147-155.

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