我國光伏電站升級改造發(fā)展淺析

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

　　一、我國光伏行業(yè)發(fā)展總體情況

　　(一)我國光伏產業(yè)發(fā)展歷程

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

　　2009年上半年，國家先后頒布多項政策，刺激國內光伏市場的啟動。隨后，國家支持實施“太陽能屋頂計劃”“金太陽示范工程”“特許權光伏電站招標”等項目，大力支持光伏產業(yè)發(fā)展。至2012年底，全國光伏發(fā)電累計并網容量6.5吉瓦，位居世界第五位。2013年8月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《關于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產業(yè)健康發(fā)展的通知》，實行三類資源區(qū)光伏上網電價及分布式光伏度電補貼，推動我國光伏應用市場進入加速發(fā)展階段。2019年5月，國家能源局《關于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設有關事項的通知》出臺，提出鼓勵平價項目優(yōu)先，競價補貼項目隨后;并對各類項目進行分類管理，形成不同的補貼和競價機制;提出適當控制補貼規(guī)模，減少和改善過去拖欠補貼的現象等政策措施，有效推動光伏發(fā)電進入平價上網時代。2020年，開始全面實施可再生能源電力消納保障機制，對電力消費設定可再生能源電力消納責任權重，按省級行政區(qū)域確定消納責任權重，各省級能源主管部門牽頭承擔消納責任權重落實責任。至此，我國光伏發(fā)電產業(yè)擺脫了對補貼的剛性需求，正式邁入了新的發(fā)展階段，成為我國發(fā)電領域中一支主要力量。

　　(二)我國光伏發(fā)電市場情況

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

圖1 2013—2023年我國光伏發(fā)電裝機容量變化趨勢

　　2023年，全國光伏發(fā)電量達5804億千瓦時，同比增長36.5%，占全部電源年度總發(fā)電量的6.3%，平均利用小時數達到1164小時。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年我國棄光電量和棄光率變化趨勢

　　綜合來看，近幾年我國光伏發(fā)電產業(yè)始終保持著較快的增長勢頭和較高且穩(wěn)定的利用水平，作為支撐我國實現“雙碳”目標的重要戰(zhàn)略新興產業(yè)，伴隨產業(yè)技術的不斷提升，未來仍將保持較高的市場發(fā)展預期。

　　二、光伏電站升級改造的必要性和可行性

　　根據國家能源局統(tǒng)計數據，截至2006年，我國光伏電站累計裝機規(guī)模為400兆瓦，2007年一躍達到1088兆瓦，此后規(guī)模逐年快速提升。目前，運行超過10年(2014年底前建成)的光伏電站裝機規(guī)模約19.5吉瓦。得益于近年來我國光伏發(fā)電產業(yè)技術的高速迭代和開發(fā)建設成本的大幅度下降，通過對早期建設的光伏電站進行技術升級和改造，可有效提高土地利用效率、電站性能和電網資源利用水平，促進光伏發(fā)電效益的進一步提升。光伏電站升級改造不僅勢在必行，亦大有可為。

　　一是光伏電站升級改造是解決土地供應矛盾和提高土地使用水平的重要路徑。

　　我國呈現典型的“負荷和資源”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嗄陙砉夥娬镜囊?guī)模化發(fā)展，光伏工程開發(fā)技術積累了豐富經驗，光伏電站技術水平有顯著提升，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)場景，近年來出現了大量工程實例，使部分老舊光伏電站場址范圍內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)電工程技術升級有利于提升電站收益并有效利用電網資源。

　　光伏電池效率的不斷提升，為光伏發(fā)電升級改造提供了有力的技術支撐。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)化設計技術的廣泛應用，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，國家能源局批準發(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計優(yōu)化思路，并在國內光伏電站設計優(yōu)化領域廣泛應用，使得光伏電站的電網友好性和技術經濟性得到明顯提升。

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

　　2007年，我國成為生產太陽能電池最多的國家，產量從2006年的400兆瓦提高到1088兆瓦;2007至2023年，我國光伏電池量產效率從17%提升至25%左右，電站規(guī)模化應用組件功率從225瓦提升至580瓦，組件單瓦價格則從38元降至0.7元左右，組件價格降幅高達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)的非技術成本以及電價水平的情況下，單純電站本體的盈利能力和市場價格競爭力較改造前將有大幅提升。

　　綜上所述，預計未來一段時間光伏發(fā)電升級改造的主要市場將集中在土地資源比較緊張、地形相對復雜、電網消納條件良好、電力市場價格較高的地區(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、光伏電站升級改造基礎方案

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

　　(一)原場址等容升級改造

　　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。這兩種情況均不會突破既有場址邊界，都屬于原場址等容升級改造。

　　此類改造項目優(yōu)勢是相對邊界清晰，不發(fā)生容量以及用地變化，對既有基礎設施的利用度較高，改造手續(xù)和管理也比較簡單;劣勢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，對土地的集約利用度不高，并且改造完成后站內可能出現閑置土地，不能達到集約利用土地資源的效果。

　　(二)原場址增容升級改造

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

　　此類項目的優(yōu)勢是可以充分利用項目現有土地資源，提高電站裝機規(guī)模，達到土地利用最大化效果，并擴大項目企業(yè)持有電站規(guī)模;劣勢是電站升級改造管理程序較為復雜，涉及電站容量變化，電網接入系統(tǒng)需要進行重新校核，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，原場址增容升級改造類項目實施難度相對較小，經濟效益和社會效益較高。

　　四、光伏電站升級改造面臨的主要問題與措施建議

　　(一)面臨的主要問題

　　一是改造項目管理體系問題。為了保障光伏電站升級改造工程有序推進，需要建立較完善的項目改造升級的評價體系，明確光伏電站進行改造升級的參考指標;同時，需明確光伏電站改造升級項目的適應范圍、基本原則和改造形式;此外，還要明確光伏電站改造升級的申報、備案、管理流程和要求。根據實際情況，前期可選擇具有代表性的省、區(qū)開展試點，逐步形成改造項目管理體系機制。

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

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

　　四是項目用地管理問題。光伏電站升級改造雖然對項目原有場址范圍不會產生影響，但是由于老舊電站運營期間土地政策調整，場址范圍內可能出現土地屬性和用地政策的變化，需要提前明確對應的管理機制。此外，針對工程改造升級建設施工過程中涉及的項目場址及周邊生態(tài)保護、環(huán)境恢復以及相關評估、驗收及批復的程序，應提前制定相應的技術要求和政策措施。

　　五是電網接入問題電站升級改造是否需要重新辦理接入系統(tǒng)批復，是否可以簡化審批流程;增容規(guī)模控制在一定范圍內的項目是否可以通過電力公司論證后直接并網發(fā)電;是否對光伏電站采取增配儲能等措施，或在功率輸出控制策略上采用一定的技術手段，使光伏電站電力輸出質量滿足電網要求后再并網發(fā)電等等，這些都是光伏電站升級改造前期及推進過程中在電網接入方面需要考慮的問題。

　　(二)相關措施建議

　　一是積極開展光伏電站升級改造管理政策研究工作，理順政策支撐和體制機制，深入了解發(fā)電企業(yè)改造需求，提前布局開展升級改造規(guī)模前期評估工作，并進一步研究政府和電網審批流程優(yōu)化方案，研究項目備案時間、電力許可等相關既有文件的延期措施。

　　二是按年度對區(qū)域內升級改造項目進行摸底，統(tǒng)一開展電網安全性校驗，經省級能源主管部門同意后開展電站升級改造前期工作，包括太陽能資源評估、系統(tǒng)評估、制定改造條件論證方案、制訂升級改造規(guī)劃等內容，編制可行性研究報告，有序推進工程設計和建設工作。

　　三是研究光伏電站用地管理方案，對于永久征地，在面積不變的情況下，土地自動延續(xù)使用，按當年征地價格水平補交征地費用。對于需要增加征地面積的，提出相應的辦理程序建議。對于租用土地，提出土地租期延長相應要求和操作原則，以保障土地租用雙方的合法權益。

　　四是按照原有安裝容量進行等容量發(fā)電量核算，等容量發(fā)電量部分按照原項目補貼水平逐年發(fā)放，超出部分發(fā)電量按現行政策進行結算。

　　五、小結

　　光伏發(fā)電是構建新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，光伏產業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產業(yè)，也是當前國際能源競爭的重要領域。現階段，為進一步推進能源生產和消費革命、促進能源結構調整、實現“雙碳”目標，在加快光伏產業(yè)發(fā)展的同時，提前開展光伏電站改造和退役等新問題的相關研究，積極推進老舊光伏電站升級改造試點示范，有利于加快實現退役裝備綠色循環(huán)利用，全力支撐光伏發(fā)電產業(yè)高質量發(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)劃設計總院)