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我國(guó)光伏電站升級(jí)改造發(fā)展淺析

中能傳媒研究院發(fā)布時(shí)間:2024-11-20 16:49:13  作者:呂嵩 岳蕾

  光伏電站設(shè)備使用壽命一般為25年,隨著近十幾年光伏行業(yè)的蓬勃發(fā)展,至“十四五”末,我國(guó)光伏發(fā)電站將陸續(xù)進(jìn)入“退役期”。提前布局研究老舊光伏電站升級(jí)改造相關(guān)事宜,對(duì)支撐能源及相關(guān)管理部門制定項(xiàng)目規(guī)模管理、土地利用、并網(wǎng)接入、補(bǔ)貼發(fā)放等相關(guān)政策,規(guī)范發(fā)電企業(yè)有序開展光伏發(fā)電站升級(jí)改造工程均具有非常重要的意義。

  一、我國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展總體情況

  (一)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

  1958年,我國(guó)研制出首塊單硅晶,至2023年底,我國(guó)光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量、累計(jì)裝機(jī)量已分別連續(xù)11年和9年穩(wěn)居全球第一,我國(guó)光伏電站建設(shè)經(jīng)歷了從無到有、由軍到民、由小到大、由單品種到多品種以及光電轉(zhuǎn)換效率由低到高的艱難而輝煌的歷程。

  2009年上半年,國(guó)家先后頒布多項(xiàng)政策,刺激國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)的啟動(dòng)。隨后,國(guó)家支持實(shí)施“太陽能屋頂計(jì)劃”“金太陽示范工程”“特許權(quán)光伏電站招標(biāo)”等項(xiàng)目,大力支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。至2012年底,全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量6.5吉瓦,位居世界第五位。2013年8月,國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》,實(shí)行三類資源區(qū)光伏上網(wǎng)電價(jià)及分布式光伏度電補(bǔ)貼,推動(dòng)我國(guó)光伏應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)入加速發(fā)展階段。2019年5月,國(guó)家能源局《關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》出臺(tái),提出鼓勵(lì)平價(jià)項(xiàng)目?jī)?yōu)先,競(jìng)價(jià)補(bǔ)貼項(xiàng)目隨后;并對(duì)各類項(xiàng)目進(jìn)行分類管理,形成不同的補(bǔ)貼和競(jìng)價(jià)機(jī)制;提出適當(dāng)控制補(bǔ)貼規(guī)模,減少和改善過去拖欠補(bǔ)貼的現(xiàn)象等政策措施,有效推動(dòng)光伏發(fā)電進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。2020年,開始全面實(shí)施可再生能源電力消納保障機(jī)制,對(duì)電力消費(fèi)設(shè)定可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重,按省級(jí)行政區(qū)域確定消納責(zé)任權(quán)重,各省級(jí)能源主管部門牽頭承擔(dān)消納責(zé)任權(quán)重落實(shí)責(zé)任。至此,我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)擺脫了對(duì)補(bǔ)貼的剛性需求,正式邁入了新的發(fā)展階段,成為我國(guó)發(fā)電領(lǐng)域中一支主要力量。

  (二)我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)情況

  截至2023年底,我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量60892萬千瓦,同比增長(zhǎng)55.3%;2023年新增裝機(jī)容量達(dá)到21630萬千瓦,再創(chuàng)歷史新高,同比增長(zhǎng)147.5%。其中,光伏電站累計(jì)裝機(jī)容量35553萬千瓦,同比增長(zhǎng)51.7%,2023年新增裝機(jī)容量12001萬千瓦,同比增長(zhǎng)230.7%;分布式光伏累計(jì)裝機(jī)容量25338.5萬千瓦,同比增長(zhǎng)60.8%,2023年分布式光伏新增裝機(jī)容量9628.6萬千瓦,同比增長(zhǎng)88.3%。光伏已經(jīng)成為我國(guó)發(fā)電規(guī)模增速最快的電源品類,并且發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模在全國(guó)各電源品類中位居第二。

圖1 2013—2023年我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量變化趨勢(shì)

  2023年,全國(guó)光伏發(fā)電量達(dá)5804億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)36.5%,占全部電源年度總發(fā)電量的6.3%,平均利用小時(shí)數(shù)達(dá)到1164小時(shí)。利用率總體持續(xù)向好,消納保持平穩(wěn),光伏發(fā)電利用率98%,與上年基本持平。

圖2 2015—2023年我國(guó)棄光電量和棄光率變化趨勢(shì)

  綜合來看,近幾年我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)始終保持著較快的增長(zhǎng)勢(shì)頭和較高且穩(wěn)定的利用水平,作為支撐我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),伴隨產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷提升,未來仍將保持較高的市場(chǎng)發(fā)展預(yù)期。

  二、光伏電站升級(jí)改造的必要性和可行性

  根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至2006年,我國(guó)光伏電站累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為400兆瓦,2007年一躍達(dá)到1088兆瓦,此后規(guī)模逐年快速提升。目前,運(yùn)行超過10年(2014年底前建成)的光伏電站裝機(jī)規(guī)模約19.5吉瓦。得益于近年來我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高速迭代和開發(fā)建設(shè)成本的大幅度下降,通過對(duì)早期建設(shè)的光伏電站進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改造,可有效提高土地利用效率、電站性能和電網(wǎng)資源利用水平,促進(jìn)光伏發(fā)電效益的進(jìn)一步提升。光伏電站升級(jí)改造不僅勢(shì)在必行,亦大有可為。

  一是光伏電站升級(jí)改造是解決土地供應(yīng)矛盾和提高土地使用水平的重要路徑。

  我國(guó)呈現(xiàn)典型的“負(fù)荷和資源”與“人口和土地”逆向分布特征,隨著以光伏發(fā)電為代表的新能源快速大規(guī)模發(fā)展,土地和接入資源成為制約光伏發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的主要因素?;谖覈?guó)十多年來光伏電站的規(guī)?;l(fā)展,光伏工程開發(fā)技術(shù)積累了豐富經(jīng)驗(yàn),光伏電站技術(shù)水平有顯著提升,早期開發(fā)難度較大的坡度山地、采礦沉陷區(qū)、大型水面等開發(fā)場(chǎng)景,近年來出現(xiàn)了大量工程實(shí)例,使部分老舊光伏電站場(chǎng)址范圍內(nèi)未利用土地空間具備了繼續(xù)優(yōu)化使用的條件,可以有效緩解光伏可利用土地資源逐漸緊張的影響。

  二是光伏發(fā)電工程技術(shù)升級(jí)有利于提升電站收益并有效利用電網(wǎng)資源。

  光伏電池效率的不斷提升,為光伏發(fā)電升級(jí)改造提供了有力的技術(shù)支撐。一方面,通過高效光伏電池、大規(guī)模光伏方陣和大跨度光伏布置等光伏電站優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,有效提高了單位面積光伏發(fā)電的能量密度,使得同等建設(shè)條件下光伏電站的發(fā)電能力較之前大幅提高;另一方面,2020年10月底,國(guó)家能源局批準(zhǔn)發(fā)布了《光伏發(fā)電系統(tǒng)效能規(guī)范》,明確了光伏電站容配比設(shè)計(jì)優(yōu)化思路,并在國(guó)內(nèi)光伏電站設(shè)計(jì)優(yōu)化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,使得光伏電站的電網(wǎng)友好性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性得到明顯提升。

  三是組件效率的穩(wěn)步提升和價(jià)格的快速下降為光伏發(fā)電工程技術(shù)升級(jí)改造創(chuàng)造了有效空間。

  2007年,我國(guó)成為生產(chǎn)太陽能電池最多的國(guó)家,產(chǎn)量從2006年的400兆瓦提高到1088兆瓦;2007至2023年,我國(guó)光伏電池量產(chǎn)效率從17%提升至25%左右,電站規(guī)?;瘧?yīng)用組件功率從225瓦提升至580瓦,組件單瓦價(jià)格則從38元降至0.7元左右,組件價(jià)格降幅高達(dá)98%,且仍有下降空間,光伏發(fā)電站系統(tǒng)成本從每瓦60元降低至每瓦4元以下,系統(tǒng)成本降幅達(dá)到93%以上。因此,在不用考慮土地成本等一系列前期開發(fā)的非技術(shù)成本以及電價(jià)水平的情況下,單純電站本體的盈利能力和市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力較改造前將有大幅提升。

  綜上所述,預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間光伏發(fā)電升級(jí)改造的主要市場(chǎng)將集中在土地資源比較緊張、地形相對(duì)復(fù)雜、電網(wǎng)消納條件良好、電力市場(chǎng)價(jià)格較高的地區(qū),如山東、河北、江蘇、浙江、安徽等光伏發(fā)電規(guī)模較大且光伏發(fā)電開發(fā)較早的省份。

  三、光伏電站升級(jí)改造基礎(chǔ)方案

  光伏電站升級(jí)改造分為兩種形式,包括原場(chǎng)址等容升級(jí)改造和原場(chǎng)址增容升級(jí)改造。

  (一)原場(chǎng)址等容升級(jí)改造

  等容改造分為兩種情況,一種是安裝容量和既有電站基本保持一致;一種是額定容量和既有電站基本保持一致,但安裝容量增加,容配比提高。這兩種情況均不會(huì)突破既有場(chǎng)址邊界,都屬于原場(chǎng)址等容升級(jí)改造。

  此類改造項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)是相對(duì)邊界清晰,不發(fā)生容量以及用地變化,對(duì)既有基礎(chǔ)設(shè)施的利用度較高,改造手續(xù)和管理也比較簡(jiǎn)單;劣勢(shì)是由于容量沒有變化,電站的增量收益主要來源于組件更換帶來的發(fā)電效率提升,對(duì)土地的集約利用度不高,并且改造完成后站內(nèi)可能出現(xiàn)閑置土地,不能達(dá)到集約利用土地資源的效果。

  (二)原場(chǎng)址增容升級(jí)改造

  按照充分利用土地資源的原則,最大程度提升電站裝機(jī)容量,優(yōu)化系統(tǒng)容配比設(shè)計(jì)方案,提高單位土地面積發(fā)電能力。相應(yīng)需要更換光伏組件、逆變器、箱式變電站等,復(fù)核光伏支架及基礎(chǔ)、電纜等是否繼續(xù)使用或需要更換,并對(duì)電站升壓站進(jìn)行必要的擴(kuò)容,對(duì)送電線路進(jìn)行改造。

  此類項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)是可以充分利用項(xiàng)目現(xiàn)有土地資源,提高電站裝機(jī)規(guī)模,達(dá)到土地利用最大化效果,并擴(kuò)大項(xiàng)目企業(yè)持有電站規(guī)模;劣勢(shì)是電站升級(jí)改造管理程序較為復(fù)雜,涉及電站容量變化,電網(wǎng)接入系統(tǒng)需要進(jìn)行重新校核,電站備案、發(fā)電許可、購電協(xié)議改變等一系列手續(xù)都需要變更。

  綜合比較,原場(chǎng)址增容升級(jí)改造類項(xiàng)目實(shí)施難度相對(duì)較小,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較高。

  四、光伏電站升級(jí)改造面臨的主要問題與措施建議

  (一)面臨的主要問題

  一是改造項(xiàng)目管理體系問題。為了保障光伏電站升級(jí)改造工程有序推進(jìn),需要建立較完善的項(xiàng)目改造升級(jí)的評(píng)價(jià)體系,明確光伏電站進(jìn)行改造升級(jí)的參考指標(biāo);同時(shí),需明確光伏電站改造升級(jí)項(xiàng)目的適應(yīng)范圍、基本原則和改造形式;此外,還要明確光伏電站改造升級(jí)的申報(bào)、備案、管理流程和要求。根據(jù)實(shí)際情況,前期可選擇具有代表性的省、區(qū)開展試點(diǎn),逐步形成改造項(xiàng)目管理體系機(jī)制。

  二是補(bǔ)貼項(xiàng)目的補(bǔ)貼核算問題。2009至2019年之間的光伏項(xiàng)目均為國(guó)家補(bǔ)貼光伏項(xiàng)目,改造項(xiàng)目會(huì)引起原有電站發(fā)電容量和電量提升,原有項(xiàng)目補(bǔ)貼電量的核算方法、補(bǔ)貼額度的支付比例等問題將直接影響發(fā)電企業(yè)實(shí)施光伏電站升級(jí)改造工程的決策和電站升級(jí)改造收益水平。

  三是電網(wǎng)安全問題。光伏電站升級(jí)改造期間,整個(gè)電站處于脫網(wǎng)狀態(tài),大規(guī)模集中連片改造會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)形成沖擊,如何平衡好二者關(guān)系是一個(gè)重要問題。同時(shí),增容改造項(xiàng)目涉及既有電站額定容量變大,對(duì)于電網(wǎng)而言,電站整體的發(fā)電特性改變較大,原有的電力匯集送出設(shè)施和電力系統(tǒng)是否能適應(yīng)容量變化,均會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全造成一定影響。

  四是項(xiàng)目用地管理問題。光伏電站升級(jí)改造雖然對(duì)項(xiàng)目原有場(chǎng)址范圍不會(huì)產(chǎn)生影響,但是由于老舊電站運(yùn)營(yíng)期間土地政策調(diào)整,場(chǎng)址范圍內(nèi)可能出現(xiàn)土地屬性和用地政策的變化,需要提前明確對(duì)應(yīng)的管理機(jī)制。此外,針對(duì)工程改造升級(jí)建設(shè)施工過程中涉及的項(xiàng)目場(chǎng)址及周邊生態(tài)保護(hù)、環(huán)境恢復(fù)以及相關(guān)評(píng)估、驗(yàn)收及批復(fù)的程序,應(yīng)提前制定相應(yīng)的技術(shù)要求和政策措施。

  五是電網(wǎng)接入問題電站升級(jí)改造是否需要重新辦理接入系統(tǒng)批復(fù),是否可以簡(jiǎn)化審批流程;增容規(guī)??刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)的項(xiàng)目是否可以通過電力公司論證后直接并網(wǎng)發(fā)電;是否對(duì)光伏電站采取增配儲(chǔ)能等措施,或在功率輸出控制策略上采用一定的技術(shù)手段,使光伏電站電力輸出質(zhì)量滿足電網(wǎng)要求后再并網(wǎng)發(fā)電等等,這些都是光伏電站升級(jí)改造前期及推進(jìn)過程中在電網(wǎng)接入方面需要考慮的問題。

  (二)相關(guān)措施建議

  一是積極開展光伏電站升級(jí)改造管理政策研究工作,理順政策支撐和體制機(jī)制,深入了解發(fā)電企業(yè)改造需求,提前布局開展升級(jí)改造規(guī)模前期評(píng)估工作,并進(jìn)一步研究政府和電網(wǎng)審批流程優(yōu)化方案,研究項(xiàng)目備案時(shí)間、電力許可等相關(guān)既有文件的延期措施。

  二是按年度對(duì)區(qū)域內(nèi)升級(jí)改造項(xiàng)目進(jìn)行摸底,統(tǒng)一開展電網(wǎng)安全性校驗(yàn),經(jīng)省級(jí)能源主管部門同意后開展電站升級(jí)改造前期工作,包括太陽能資源評(píng)估、系統(tǒng)評(píng)估、制定改造條件論證方案、制訂升級(jí)改造規(guī)劃等內(nèi)容,編制可行性研究報(bào)告,有序推進(jìn)工程設(shè)計(jì)和建設(shè)工作。

  三是研究光伏電站用地管理方案,對(duì)于永久征地,在面積不變的情況下,土地自動(dòng)延續(xù)使用,按當(dāng)年征地價(jià)格水平補(bǔ)交征地費(fèi)用。對(duì)于需要增加征地面積的,提出相應(yīng)的辦理程序建議。對(duì)于租用土地,提出土地租期延長(zhǎng)相應(yīng)要求和操作原則,以保障土地租用雙方的合法權(quán)益。

  四是按照原有安裝容量進(jìn)行等容量發(fā)電量核算,等容量發(fā)電量部分按照原項(xiàng)目補(bǔ)貼水平逐年發(fā)放,超出部分發(fā)電量按現(xiàn)行政策進(jìn)行結(jié)算。

  五、小結(jié)

  光伏發(fā)電是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要組成部分,光伏產(chǎn)業(yè)是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),也是當(dāng)前國(guó)際能源競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域?,F(xiàn)階段,為進(jìn)一步推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),在加快光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),提前開展光伏電站改造和退役等新問題的相關(guān)研究,積極推進(jìn)老舊光伏電站升級(jí)改造試點(diǎn)示范,有利于加快實(shí)現(xiàn)退役裝備綠色循環(huán)利用,全力支撐光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

  來源: 中能傳媒研究院 (作者:呂嵩 岳蕾 單位:水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院)



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