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      根據(jù)通知中的技術(shù)要求，要建設(shè)擁有最先進技術(shù)產(chǎn)品的光伏發(fā)電示范基地和最先進工藝技術(shù)應(yīng)用的示范工程，此類項目充分代表了行業(yè)最先進的設(shè)計技術(shù)，依托技術(shù)創(chuàng)新，一方面提高發(fā)電量，另一方面降低建設(shè)成本，從而達到降低光伏發(fā)電系統(tǒng)度電成本的目的。

1.1 組件選擇

      光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的發(fā)電單元是光伏組件，而光伏組件是由大量的太陽電池組合構(gòu)成的。在組件的選擇上，需考慮目前已商業(yè)化應(yīng)用的各種光伏組件的產(chǎn)業(yè)形勢、技術(shù)成熟度、運行可靠性、未來技術(shù)發(fā)展趨勢等，并參考“領(lǐng)跑者”項目的技術(shù)要求，通過技術(shù)性和經(jīng)濟性的綜合比較，選擇適合大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的光伏組件類型。

      目前光伏組件的類別主要有：晶體硅( 包括單晶硅、多晶硅) 光伏組件和薄膜( 包括非晶硅、硒化銅銦、碲化鎘) 光伏組件。當(dāng)前市場生產(chǎn)和使用的光伏組件大多數(shù)是晶體硅光伏組件，其比例約占87%?！邦I(lǐng)跑者”項目中對于光伏組件的工藝要求主要集中在晶體硅電池的發(fā)射極及背電極鈍化技術(shù)(PERC)、異質(zhì)結(jié)技術(shù)(HIT)、叉指背接觸技術(shù)(IBC)、電極繞通背接觸技術(shù)(MWT)，以及硅片的黑硅、n 型技術(shù)。但是由于電池的產(chǎn)業(yè)化要求和工藝復(fù)雜性，目前僅PERC工藝取得了商業(yè)化進展，其他工藝還有待優(yōu)化。因此，目前折中的方法是對PERC 工藝和HIT工藝進行升級，最終采用以玻璃背板代替?zhèn)鹘y(tǒng)PVC 背板的雙面雙玻光伏組件。

      雙面雙玻光伏組件的優(yōu)點主要為：1) 雙面發(fā)電可以帶來更多的發(fā)電量；2) 雙玻光伏組件可以帶來更高的耐用性，較傳統(tǒng)背板而言，其還具有零透水、抗UV老化和抗降解腐蝕的特征。在目前技術(shù)可行的情況下，第三批光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”項目的投標單位大部分都采用了雙面雙玻光伏組件。

1.2 支架方式

      光伏發(fā)電系統(tǒng)常見的支架方式分為固定傾角支架系統(tǒng)和自動跟蹤支架系統(tǒng)兩大類別。其中，自動跟蹤支架系統(tǒng)可分為單軸跟蹤支架系統(tǒng)和雙軸跟蹤支架系統(tǒng)，按照控制方式又可分為主動跟蹤支架系統(tǒng)、被動跟蹤支架系統(tǒng)及復(fù)合式跟蹤系統(tǒng)。

      在第三批光伏“領(lǐng)跑者”項目中，為了滿足技術(shù)領(lǐng)跑的要求，在提升發(fā)電量方面，項目一般采用自動跟蹤支架系統(tǒng)。其中，單軸跟蹤支架系統(tǒng)以最佳傾角固定的方式自東向西跟蹤每天的太陽軌跡；雙軸跟蹤支架系統(tǒng)在跟蹤每天太陽軌跡的基礎(chǔ)上，還可根據(jù)太陽軌跡的季節(jié)性位置調(diào)節(jié)支架的傾角。

      根據(jù)太陽軌跡的季節(jié)性位置，不同緯度地區(qū)的最佳傾角也不同，因此，采用不同的跟蹤方式得到的發(fā)電量提升的程度也不同。根據(jù)以往的經(jīng)驗，以及大量已建成的光伏電站的發(fā)電量數(shù)據(jù)，結(jié)合目前幾種支架方式商業(yè)化設(shè)計的成熟度情況、占地面積及安裝運維情況等，對幾種支架方式進行了比較，結(jié)果如表1 所示。

      由于大多數(shù)“領(lǐng)跑者”項目采用了雙面雙玻光伏組件，支架再選擇一種合適的跟蹤系統(tǒng)，可以進一步提升組件背面的發(fā)電量。從第三批“領(lǐng)跑者”項目的技術(shù)方案來看，大多數(shù)項目選擇了單軸跟蹤支架系統(tǒng)。

      通過實際光伏發(fā)電項目對“雙面雙玻光伏+單軸跟蹤支架系統(tǒng)”技術(shù)方案( 下文簡稱為“‘雙面雙玻+ 單軸跟蹤’方案) 的數(shù)據(jù)進行分析。筆者于2017 年7 月12 日對內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗獨貴塔拉鎮(zhèn)的億利200 MWp 庫布其沙漠生態(tài)太陽能治沙發(fā)電項目進行了考察。該項目中有336 kWp 采用了“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”的形式，筆者選擇此試驗區(qū)域進行數(shù)據(jù)分析。

      由于此“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”集成方案示范區(qū)在筆者去考察前的6 月份剛剛并網(wǎng)，因此現(xiàn)場只收集了2017 年6 月24 日～7 月11 日的發(fā)電量數(shù)據(jù)。將本方案的數(shù)據(jù)與同項目中采用“常規(guī)多晶硅光伏組件+ 固定傾角支架系統(tǒng)”技術(shù)方案( 下文簡稱為“‘常規(guī)多晶硅+ 固定傾角’方案”)的部分進行對比，具體情況如圖1 所示。

      從圖1 可以看出，隨著太陽輻照度的變化，2 種技術(shù)方案的發(fā)電量變化率也不相同。太陽輻照度越低，2 種技術(shù)方案的發(fā)電量差距越??；隨著太輻照度的增強，2 種技術(shù)方案的發(fā)電量差距也在增大。其中，“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案的優(yōu)勢明顯。

      為了方便分析太陽輻照度的變化與“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案增加的發(fā)電量的相關(guān)性，計算出同一天內(nèi)“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案的發(fā)電量與“常規(guī)多晶+ 固定傾角”方案的發(fā)電量的電量差，然后用該差值與太陽輻照度做出散點圖，以分析二者的相關(guān)性，具體如圖2 所示。由圖2可知，二者之間的相關(guān)性基本可以證明之前提出的“采用單軸跟蹤系統(tǒng)可以進一步提升雙面組件的發(fā)電量”這一觀點。

      從現(xiàn)場運維人員處了解到，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中，“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案的發(fā)電數(shù)據(jù)為逆變器側(cè)讀數(shù)，“常規(guī)多晶+ 固定傾角”方案為關(guān)口表讀數(shù)。考慮到由逆變器到箱變、箱變到關(guān)口表的損耗，按常規(guī)設(shè)計時的線損計算，值為3%。

      2 種技術(shù)方案發(fā)電量提升比例的計算式為：

      計算后可得出，發(fā)電量的提升區(qū)間為16.16%～23.9%。

      在第三批光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”項目中，選擇內(nèi)蒙古自治區(qū)達拉特旗庫布其沙漠經(jīng)濟先導(dǎo)區(qū)光伏發(fā)電應(yīng)用“領(lǐng)跑者”基地規(guī)劃為例進行分析。該項目基地的投標報價均價為0.393 元/kWh，其中，特變電工新疆新能源股份有限公司( 以下簡稱“特變電工”) 的報價為0.32 元/kWh。從報價結(jié)果來看，該基地基本具備平價上網(wǎng)的可能。

      根據(jù)林洋新能源研究院[2] 公布的數(shù)據(jù)顯示，截至目前，若采用“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案，基礎(chǔ)管樁數(shù)+ 跟蹤支架的綜合造價為1.35 元/Wp，雙面雙玻光伏組件的造價為3.2 元/Wp。相同容量下，比采用傳統(tǒng)光伏組件時的建設(shè)成本增加了0.7 元/Wp，再結(jié)合發(fā)電量16.16%～23.9% 的提升區(qū)間，可推導(dǎo)出“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案的度電成本(LCOE) 下降空間在0.03～0.09 元/kWh 之間。

      根據(jù)以上分析，當(dāng)時該項目還不足以支撐特變電工報出的0.32 元/kWh 的低價。支撐該公司報出低價的最大可能原因是未來技術(shù)發(fā)展而引起的成本大幅降低。

      雖然，第三批光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”項目普遍采用了“雙面雙玻+ 單軸跟蹤”方案，但其還存在一定的限制條件，具體包括：

      1) 背面發(fā)電量的增益與地面反射介質(zhì)有關(guān)。采用該運行模式時必須對項目所在地的情況十分了解，才能將背面增益估計準確。

      2) 單軸跟蹤支架系統(tǒng)安裝受地形限制。根據(jù)不斷雙向優(yōu)化，從而達到度電成本接近平價，為2020 年光伏“去補貼”做好技術(shù)準備。

      3) 光伏行業(yè)自身正在通過技術(shù)的創(chuàng)新不斷進行優(yōu)化設(shè)計，一方面，行業(yè)在不斷提升光伏電站的發(fā)電量；另一方面，行業(yè)在不斷控制電站成本。通過對度電成本計算式的分子、分母不斷雙向優(yōu)化，從而達到度電成本接近平價，為2020 年光伏“去補貼”做好技術(shù)準備。

      第三批光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”項目普遍采用了“雙面雙玻光伏組件+ 單軸跟蹤”技術(shù)方案，本文對該技術(shù)方案進行了技術(shù)性和經(jīng)濟性研究，并通過實際項目對技術(shù)方案的數(shù)據(jù)進行了分析，其可使未來光伏發(fā)電系統(tǒng)平價上網(wǎng)成為可能。廠家技術(shù)給出的條件，單軸跟蹤支架系統(tǒng)不能在坡度大于15°的場所運行，必須是在平緩區(qū)域運行。而目前運用在山地項目中的單軸跟蹤支架系統(tǒng)，還沒有成熟可用的技術(shù)。

特變電工新疆新能源股份有限公司 ■ 王憶麟