光伏_第三批光伏发电“领跑者”项目的技术分析

对第三批光伏发电“领跑者”项目进行了“双面双面光伏发电模块+单轴跟踪”的技术、经济性研究，结果表明该技术方案使未来光伏发电系统廉价接入互联网，脱离政府补贴。

一光伏发电系统的设计

根据通知中的技术要求，要建设具有先进技术产品的光伏发电示范基地和先进技术应用示范工程。 这些项目充分代表了行业先进的设计技术，在依靠技术创新提高发电量的同时，通过降低建设成本，达到了降低光伏系统电力成本的目的。

1.1组件选择

在光伏发电系统中重要的发电要素是光伏发电要素，但是光伏发电要素由大量的太阳能电池的组合构成。 在组件选择中，考虑到当前商业化的各种光伏元件的产业形势、技术成熟度、运行可靠性、未来技术发展趋势等，以“领导者”项目的技术要求为参考，通过技术性和经济性的综合比较，选择适合大型集中式光伏发电系统使用的光伏元件类型。

目前，光伏元件的种类主要为晶体硅(包括单晶硅、多晶硅)光伏元件和薄膜(包括非晶硅、硒化铜铟、碲化镉)光伏元件。 目前市场上生产和使用的光伏元件多为晶体硅光伏元件，其比例约占87%。 在“引流器”项目中，光伏元件的工艺要求主要集中在水晶硅电池和背电极钝化技术( PERC )、异质结技术( HIT )、交叉接触技术( IBC )、电极旁路背接触技术( MWT )、硅晶片的黑硅、n型技术上。 但是，由于电池的产业化要求和工艺复杂性，目前只有PERC工艺取得了商业化进展，其他工艺尚未优化。 因此，目前折中的方法是升级PERC技术和HIT技术，采用玻璃背板代替传统的PVC背板的双面双层玻璃光伏模块。

双面双面玻璃光伏模块的优点主要是:1)双面发电可以带来更多的发电量；2 )双面玻璃光伏元件可以带来更高的耐久性，与传统的背板相比，具有透水零、防UV老化和耐分解腐蚀性的特点。 在目前技术可行的情况下，第三届太阳能发电“领跑者”项目大部分投标部门采用了双面双面玻璃光伏发电模块。

1.2支架方式

太阳能发电系统常见的支架方式分为固定倾角支架系统和自动跟踪支架系统两种。 其中，自动跟踪支架系统分为单轴跟踪支架系统和双轴跟踪支架系统，根据控制方式分为主动跟踪支架系统、被动跟踪支架系统和复合式跟踪系统。

在第三批光伏“领跑者”项目中，为了满足技术领先的要求，在提高发电量方面，项目一般采用自动跟踪系统。 其中，单轴跟踪支架系统从东向西跟踪每日太阳轨迹以保持良好的倾斜度，双轴跟踪支架系统在跟踪每日太阳轨迹的基础上，还可以根据太阳轨迹的季节性位置调节支架的倾斜度。

由于太阳轨迹的季节性位置不同，纬度地区的优选倾向也不同，因此通过追踪方式得到的发电量的上升程度也不同。 根据过去的经验和已建设的太阳能发电厂的发电量数据，结合当前几种支架方式的商业化设计成熟度状况、占地面积和运输状况等，比较几种支架方式的结果如表1所示。

许多“领跑者”项目采用双面双面玻璃光伏发电模块，支架可以选择合适的跟踪系统，进一步提高模块背面的发电量。 从第三届“领跑者”项目的技术方案来看，很多项目选择了单轴跟踪支架系统。

2系统技术方案的数据分析

通过实际光伏发电项目分析了“双面双面玻璃光+单轴跟踪支架系统”技术方案(以下简称“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案)的数据。 笔者于2017年7月12日，对内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗独贵塔拉镇的亿利200MWp库夫沙漠生态太阳能治沙发电项目进行了考察。 该项目336kWp采用“双面双面玻璃+单轴跟踪”的形式，笔者选择该试验区进行数据分析。

这个“双面双层玻璃+单轴跟踪”综合方案示范区在笔者去视察前6月刚合并，因此只收集了2017年6月24日~7月11日的发电量数据。 将本方案的数据与该项目中采用“通常多晶硅光伏元件+固定倾角支撑系统”技术方案(以下简称“通常多晶硅+固定倾角方案”)的部分相比较，具体情况如图1所示。

由图1可知，随着太阳辐射度的变化，两个技术方案的发电量变化率也不同。 太阳辐射度越低，两个技术方案的发电量之差越小，随着粗照射度的增强，两个技术方案的发电量之差也越大。 其中，“双面双层玻璃+单轴跟踪”方案优势明显。

为了更容易分析太阳辐射度变化与“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案增加的发电量之间的相关性，计算同一天“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案的发电量与“通常多晶+恒定倾斜角”方案的发电量之间的功率差，并利用该差与太阳辐射度制作散点图，分析两者之间的相关性。 从图2可以看出，两者的相关性大致证明了前面提到的“采用单轴跟踪系统可以进一步提高双面单元的发电量”的想法。

据现场承运人介绍，现有数据中，“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案的发电数据为逆变器侧读数，“通常多晶+固定倾斜角”方案为关键表读数。 考虑到从变频器到油箱、从油箱到门表的损失，根据通常设计时的线损计算，值为3%。

两种技术方案发电量上升比例的计算公式如下

据计算，发电量的上升区间为16.16%~23.9%。

3经济性分析

第三届太阳能发电“领跑者”项目，以内蒙古自治区达拉特拉特旗库布沙漠经济领导区太阳能发电应用“领跑者”基地规划为例进行了分析。 该项目基地投标报价平均为0.393元/kWh，其中特变电工新疆新能源株式会社(以下称“特变电工”)报价为0.32元/kWh。 从估算的结果来看，这个基站有基本上廉价的互联网可能性。

林洋新能源研究院[2]公布的数据显示，迄今采用“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案，基础管桩数+跟踪支架综合成本为1.35元/Wp，双面双面玻璃光伏元件成本为3.2元/Wp。 以相同的容量，比采用现有光伏元件时的建设成本增加0.7元/Wp，再结合发电量16.16%~23.9%的上升区间，可以推导出“双面双面玻璃+单轴跟踪”方案的电气成本( LCOE )下降空间在0.03~0.09元/kWh之间。

根据以上分析，该项目不足以支撑特变电工报告的0.32元/kWh的低价。 支撑该公司报告的低价格的主要原因是未来技术发展造成的成本大幅度降低。

4存在的问题

第三批太阳能光伏发电的“领跑者”项目普遍采用“双面双层玻璃+单轴跟踪”方案，但存在一定的限制条件，具体如下

1 )背面发电量的增益与地面反射介质有关。 采用该运行模式时，如果不熟悉项目所在地的情况，就不能正确估计背面的增益。

2 )单轴跟踪支架系统的设置受地形的限制。 通过不断的双向优化，电力成本接近廉价，2020年为光伏发电的“补助金”做了技术准备。

3 )光伏发电行业本身通过技术创新不断进行优化设计，同时行业不断提高光伏发电厂的发电量，同时行业也不断控制发电厂的成本。 通过对度电气成本计算式的分子、分母不断地进行双向优化，度电气成本接近廉价，2020年为了光电“支付补助金”做了技术准备。

五总结

第三批光伏发电“领跑者”项目普遍采用“双面双玻璃光伏发电模块+单轴跟踪”技术方案，本文对该技术方案进行了技术和经济研究，通过实际项目分析技术方案的数据，使未来光伏发电系统能够廉价接入互联网 厂家技术给出的条件是，单轴跟踪支架系统在坡度超过15°的场所不能运行，必须在平缓的区域运行。 目前山地工程中使用的单轴跟踪支架系统还不成熟。