為使讀者對光伏發(fā)電站評價規(guī)范有個全面的了解,本文介紹了光伏發(fā)電站評價指標的框架內容及主要的創(chuàng)新性指標,包括電站的贏利能力、發(fā)電性能、安全性能、性能可靠性及建設和運維能力。
一、電站的贏利能力
“規(guī)范”中將“性價指數”作為電站贏利能力及其他性能的引領性指標。圖1為電站贏利能力評價指標的總體框架。
圖1. 電站贏利能力評價指標框圖
對電站投資,投資者最關心的是電站的建設和運營成本及投資收益。目前,核心的考量指標主要有2個,包括電站運營期的度電成本及內部或全部投資收益率。
涉及電站運營期的度電成本,目前尚缺少適合我國實際、統(tǒng)一規(guī)范、科學合理的核算方法,公開發(fā)表的文獻中主要參考了fraunhofer-ise及sunpower給出的計算模型。fraunhofer-ise及sunpower給出的模型,參照國外的會計及稅收制度設計,對國內并不完全適用;另外,計算“度電成本”時所使用的某些參數的量值,尚沒有足夠的數據支撐。
等效于項目的投資收益率,為更客觀地反應電站的實際贏利能力,便于橫向比較,并與電站的財務、法律及其他方面的盡職調查相銜接,“規(guī)范”中導入了“性價指數”這一評價指標。該指標:
1)旨在采用簡易的財務性指標統(tǒng)領電站的技術性能。
2)以目前較為理想的項目收益水平為基準,綜合考慮銀行貸款或投資回收的一般期限及其他因素,采用“參考投資回收期(注:視為基準投資回收期)與實際測算投資回收期(注:按不完全成本簡易計算)的比值”核定電站的性價指數,旨在比較電站的投資價值,并為交易型電站的定價提供參考性技術支撐。
3)指標計算時,一是剔除了開發(fā)企業(yè)可控程度較低的非技術性因素;二是盡可能采用實測數據核定指標計算中的某些變量,有效地克服了當前項目投資收益率計算時采用經驗數據,與實際偏差較大的不足。
針對當前電站建設和運維中存在的問題,除電站的初始投資和發(fā)電性能,如圖1所示,“規(guī)范”中將與可靠性有關的指標納入 “性價指數”的計算。包括:“組件最大功率減損率”、“故障停機發(fā)電量損失率”、“故障維修成本”。
gb50797-2012《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》中給出了光伏發(fā)電系統(tǒng)可利用率(&)這一可靠性評價指標,并參與“電站綜合效率系數”的計算,該指標的計算公式為:&=((8760-(故障停用小時數+檢修小時數))/8760)*100%。
從上述計算公式可以看出,該指標存在2方面的不足:
1)計算“電站綜合效率系數”時,“&”以“日歷時數”為核定基數,其他參數以“日照時數”為核定基數并取值,二者不統(tǒng)一。
2)光伏發(fā)電系統(tǒng)中,不同端點的設備故障,對發(fā)電量影響程度的差異很大,不是簡單的時間概念。以100mw的電站為例,主變停機1小時所造成的發(fā)電量損失會是某臺匯流箱停機1小時的幾千倍,二者不可同日而語,這也是有的國家強制要求有備用主變的原因之一,但上述公式并未反應這一點。另外,方陣中的某個或某些組件可能存在未導致系統(tǒng)停機、但影響發(fā)電量的隱性故障,需要詳查并單獨核定。
為準確反應可靠性對發(fā)電量及運營成本的影響,“規(guī)范”中將與可靠性有關的指標進行分拆,并參與發(fā)電量和運維成本的計算。
二、電站的發(fā)電性能
“規(guī)范”中將“綜合效率指數”作為評價電站發(fā)電性能的綜合性指標。圖2為電站發(fā)電性能評價指標的總體框架。
圖2. 電站發(fā)電性能評價指標框圖
目前,在進行項目前期可研或初步設計時,大多參照gb50797-2012中給出的效率及其影響因素核定電站的系統(tǒng)效率;而在電站的驗收或后期檢測中,主要參照iec61724中給出的指標和方法。二者不完全統(tǒng)一。比較而言,按照gb50797中“電站綜合效率系數”核定電站的發(fā)電能力,考慮因素較全,特別對不同的支架形式和多角度設計;缺點是,由于該指標基于水平輻射量核定電站的效率,時效性較差,特別對固定傾角或跟蹤形式的支架。按照iec61724,采用“性能指數(pr)” 核定電站的發(fā)電能力,時效性較強,但考慮因素不全,特別是沒有將支架形式和組件安裝角度這一關鍵的設計要素考慮在內。
在現(xiàn)有標準要求的基礎上,為更客觀、全面地反應電站的發(fā)電性能及建設質量,“規(guī)范”中導入了“綜合效率指數”這一評價指標。該指標:
1)如圖2所示,對gb50797-2012中給出的“電站綜合效率系數”及iec61724中給出的“性能指數(pr)”進行了有效整合,并給出了“年度綜合效率指數”的核算方法。同時,為更準確地預測整個運營期的發(fā)電量,依據電站現(xiàn)地常年溫度、輻照度的概率分布,通過核定組件現(xiàn)地條件下的相對轉換效率,給出了“性能指數”的修正方法。
2)“規(guī)范”中系統(tǒng)地規(guī)劃了各類發(fā)電量影響因素,并給出了效率因素的檢測和評定方法。
3)“綜合效率指數”采用兩種方法核定,一是依據經核正的端口運行數據進行測算,即“實測綜合效率指數”;二是依據效率因素的檢測結果進行核算,即“核算綜合效率指數”。兩種方法的測算結果相互比對、互相印證,并可依據“核算綜合效率指數“的擴展數據對“實測綜合效率指數”進行必要的修正,大大提高了測試結果的準確度。
三、電站的安全性能
“規(guī)范”中將“安全指數”作為評價電站安全性能的綜合性指標。圖3為電站安全性能評價指標的總體框架。
圖3. 電站安全性能評價指標框圖
目前,有些項目在進行前期準備和設計時,地質和氣象災害的調查和評估工作不充分,防災設計不到位,為電站的后期運行留下諸多隱患。例如:有的電站在運行一段時間以后,出現(xiàn)明顯的地面沉降;有的電站,特別是山地和低洼地勢的電站,水土保持和排水設計不合理,雨季水土流失嚴重,包括出現(xiàn)組件水淹的情況;有的電站,在進行結構設計時,沒有針對當地的氣象條件,進行必要的設計確認,出現(xiàn)大風天氣下組件吹落的情況。
安全是電站長期運行的基礎,針對當前電站建設中存在的問題及長期運營的需要,“規(guī)范”中給出了電站各方面安全性能的評價指標及評定方法。
四、電站的性能可靠性
“規(guī)范”中將“性能可靠性指數”作為評價電站可靠性的綜合性指標。圖4為電站安全性能評價指標的總體框架。
圖4. 電站可靠性評價指標框圖
電站設備的可靠性一直是業(yè)內關注的焦點問題。從鑒衡對電站檢測結果的統(tǒng)計情況看,電站設備的可靠性確也不容樂觀。突出表現(xiàn)在:有的電站,匯流設備和逆變器故障頻發(fā),特別在高溫季節(jié);有的電站,缺陷組件的比例偏高,個別電站甚至超過60%;有的電站,移交生產或運維單位后,權責不明,設備更換或大、中修的資金不落實,導致有些設備長期帶病作業(yè),嚴重影響電站的發(fā)電能力和安全性能。
針對業(yè)內關心及現(xiàn)實管理中存在的突出問題,根據光伏行業(yè)的特點及設備運行的一般規(guī)律,“規(guī)范“中以發(fā)電量及設備的維護成本為軸心,設計了與可靠性有關的系列評價指標。
五、電站的建設和運維能力
“規(guī)范”中將“項目建設和運維能力指數”作為評價電站建設和運維質量的綜合性指標。圖5為電站建設和運維能力評價指標的總體框架。
圖5. 項目建設和運維能力評價指標框圖
歸根結底,電站存在的工程質量問題是由于電站建設和運維過程控制不當或管理不嚴造成的。其中,有技術和標準方面的問題,更主要的還是管理問題。針對光伏發(fā)電工程建設和運維存在的問題和主要控制環(huán)節(jié),“規(guī)范”從3個方面規(guī)定了23項評價指標,旨在:
1)與電站各方面性能檢測結果對照分析,全面評估電站建設和運維各環(huán)節(jié)的過程能力,特別是電站建設和運維質量對電站性能的影響程度。
2)為電站開發(fā)企業(yè)后續(xù)的電站建設提供可借鑒的參考,引導電站建設單位及上游企業(yè)規(guī)范化運做、精細化管理。