1、光伏电站运维度电成本探讨度电成本（Levelized Cost Of Electricity，简称 LCOE），即每度光伏电量的成本。在目前标杆电价下，光伏电站的 LCOE 水平，基本代表了电站的赢利能力。LCOE 主要受发电量和总成本的影响。其中，总成本=初始投资+运营维护费用+设备维修费用；寿命期内发电量主要取决于：太阳能资源水平、系统配置、运行方式、电站 PR 值、融资成本、智能化运维水平。可见，影响 LCOE 的因素很多。其中，除“太阳能资源水平”为不可控因素外，其他的各项因素都可以改善和优化。本文通过建立典型地面电站项目模型，仅从“初始投资成本”、“PR 值”两个角度，分析一下逆变器
2、选型对于 LCOE 的影响。1 典型地面电站模型为了进行准确的分析，本文建立了一个典型的光伏电站模型，相关条件如下：1）电站地点：假设在西部某地，纬度为 3540，海拔 3000m 以内，太阳能总辐射年总量为 1800kWh/m2（I 类资源区）。2）电站规模：50MW；其中，光伏组件 60MW、逆变器 50MW，系统配置按“光伏组件：逆变器=1.2:1”考虑；3）选用 260W 多晶硅组件，按 10 年衰减 10%、25 年衰减 20%进行发电量计算；整个电站系统效率按 80%考虑。4）其他：固定式运行方式，方阵倾角采用 35，年峰值小时数为2100h；独立柱基，以 110kV 电压等级送出
3、；7）假设不同情形下，未提及的光伏电站所有其他条件均相同。8）除从“汇流箱箱变”之外，其他设备造价估算如下表。光伏电站部分投资估算表序号 设备 单价 规模总价（万元）1 光伏组件及安装 3.5 40MW 140002 列阵支架、基础及安装 0.6 40 24003 电气二次设备及安装 - 40 9604 升压变电设备及安装 - 40 12005 建筑工程费用 0.6 40 24006 其他费用 - 40 32007 总价 24160一、 配电设备说明：上述费用不包含汇流箱、直流配电柜、逆变器、箱变、直流电缆、交流电缆等费用。8）运营维护费和设备维修费用：为简化计算，按平均每年 1000 万、2
4、5 年 25000 万元考虑。2 三种型式逆变器设计方案目前，市场上的主要逆变器类型包括：集中式、集散式、组串式。本文从“初始投资成本”、“PR 值”两个角度对三种型式逆变器进行对比。在进行数据对比之前，先分析一下选用不同逆变器对方案的影响。整个光伏电站的设计方案为：20 块 265W 光伏组件组成 1 个串联之路，每个方阵为 2 个并联支路；190 个方阵组成一个 1.07MW 的发电单元。整个光伏电站由 40 个发电单元组成，总容量为 42.8MW。集中式每个发电单元设计方案为：光伏组串所发电量用 PV1-F-14电缆汇入 14 台汇流箱（12 个 16 进 1 出，2 个 8 进 1 出
5、），再以450820V 的直流电压用 ZR-YJY22-0.6/1-250 电缆汇入 2 台直流配电柜，之后以 450820V 的直流电压用 ZR-YJY22-0.6/1-250 电缆汇流进入 2 台 500kW 逆变器，转化为 315V 的交流电后，用 ZR-YJY22-0.6/1-3185 汇入一台 1000kVA 的箱式变压器。集散式每个发电单元设计方案为：光伏组串所发电量用 PV1-F-14电缆汇入 14 台控制器（12 个 16 进 1 出，2 个 8 进 1 出），再以820V 的直流电压用 ZR-YJY22-0.6/1-250 电缆汇入 2 台直流配电柜，之后以 820V 的直流
6、电压用 ZR-YJY22-0.6/1-250 电缆汇流进入 1 台 1000kW 逆变器，转化为 540V 的交流电后，用 ZR-YJY22-0.6/1-3185 汇入一台 1000kVA 的箱式变压器。组串式每个发电单元设计方案为：光伏组串出线用 PV1-F-14 电缆汇入 35 台 28kW 组串式逆变器，转化为 480V 交流电后用 YJV -0.6/1kV-36 电缆汇入交流配电柜汇流，再用 ZR-YJY22-0.6/1-3185 电缆以 480V 交流电压汇入一台 1000kVA 的箱式变压器。此方案中，光伏组件：逆变器=1.226：1，略高于集中式、集散式。集中式、集散式的发电单元
7、如下图所示：图 1 集中式集散式每个单元布置方式组串式的发电单元如下图所示：三种方案的设备用量情况如下图所示：3 逆变器选型对造价的影响分析根据上述布置方案，对三种型式的造价进行估算。集中式逆变器、直流配电柜、箱变、交直流电缆线投资序号 项目 数量（台） 单价（万）总价（万元）1 汇流箱 560 0.35 1962 直流配电柜 80 1.5 1203 逆变器 80 15 12004 双分裂箱式变压器 40 15 6005 直流电缆：PV1-F-1-4 336 1.2 403.26 直流电缆：ZR-YJY22-0.6/1-2X50 44KM 9 3967 交流电缆 ZR-YJY22-0.6/1-
8、3X185 3.2 40 1288 总价：3043.240MWP 小计：3043.2 万元集散式逆变器初始投资估算序号 项目 数量（台） 单价（万）总价（万元）1 控制器 560 1.5 8402 直流配电柜 80 1.5 1203 逆变器 40 22 8804 双绕组箱式变压器 40 15 6005 直流电缆：PV1-F-1-4 336 1.2 403.26 直流电缆：ZR-YJY22-0.6/1-2X50 44KM 9 3967 交流电缆 ZR-YJY22-0.6/1-3X185 1.6 40 648 总价：3303.2组串式逆变器及其他初始投资估算序号 项目 数量（台） 单价（万）总价（
9、万元）1 逆变器 1400 1.4 19602 交流配电柜 200 0.8 1604 双绕组箱式变压器 40 19 7605 直流电缆：PV1-F-1-4 248 1.2 297.66 交流电缆： YJV-0.6/1kv-3X6 42KM 3 1267 交流电缆 ZR-YJY22-0.6/1-3X185 12 40 4808 总价：3783.6从上表可以看出，集中式的造价最低，集散式与集中式相差不大；组串式逆变器虽然造价比集中式高 0.2 元/W，但综合造价仅高出0.11 元/W。4 逆变器选型对 PR 值的影响分析通过图 3，可以清楚的看到，选用三种型式的逆变器，主要差别体现在：电气设备用量
10、、电缆长度、电压水平三个方面。因此，其对PR（发电效率）值的影响，主要体现在电气设备效率和线损上。先来看线路损耗。计算线路损失时，按照光伏组件的平均工作状态考虑，即辐照度为800W/m2 时：P=193W、U=28.3V、I=6.84A经计算，各种技术路线的线路损失如下。说明：由于线损计算时，组件功率按 193W 考虑，因此在计算线损百分比时，电站功率按 43.47MW 考虑。由于线缆长度的差异，造成线损的差异，从而造成 MPPT 电压差异。由于集散式、组串式都能在组串段，对每个组串的 MPPT 进行精确跟踪，因此，此项损失暂不考虑；而传统的集中式逆变器，由于每个发电单元仅有 2 路 MPPT
11、，因此要按电压最低的组串考虑（即离逆变器最远的组串）。经计算，集中式由于 MPPT 电压跟踪造成的损失按150kW 考虑，约为 0.34%。在看设备的转化效率。根据公开数据，不同类型的逆变器欧洲效率均标示为 98.5%。综上所述，采用不同型式逆变器，造成的 PR 值差异如下表。通过上表分析，逆变器之前的光伏系统效率按 89%以内。当辐照度为 1000W/m2 时，59.488MW 光伏组件出力经折减到达逆变器时的功率约为 52.9MW。由于集中式、集散式 2*500kW 和 1000kW 逆变器的最大输入功率分别为 2*550kW 和 1100kW，不会产生弃光；组串式28kW 的最大输入功率为 28.2kW，会产生弃光。当辐照度为 932W/m2及以下时，光伏组件出力经折减到达组串式逆变器时不会产生弃光；根据某地实际统计数据，太阳能辐照度为 932W/m2 及以上的总辐射量，占一年总辐射量的 9.8%。因此，组串式逆变器全年由于光伏组件超配产生的弃光率按 0.67%考虑。基于年峰值小时数为 2100h、PR 值、弃光率进行计算，三种型式逆变器的发电量情况如下表所示。说明 1：如果不考虑弃光，则组串式的投资将会增加，因此项仅供参考。
