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改造相關(guān)事宜，對支撐能源及相關(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(chǎn)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(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，國家先后頒布多項(xiàng)政策，刺激國內(nèi)光伏市場的啟動。隨后，國家支持實(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，推動我國光伏應(yīng)用市場進(jìn)入加速發(fā)展階段。2019年5月，國家能源局《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，提出鼓勵平價(jià)項(xiàng)目優(yōu)先，競價(jià)補(bǔ)貼項(xiàng)目隨后;并對各類項(xiàng)目進(jìn)行分類管理，形成不同的補(bǔ)貼和競價(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，有效推動光伏發(fā)電進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時代。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，按省級行政區(qū)域確定消納責(zé)任權(quán)重，各省級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，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)擺脫了對補(bǔ)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(lǐng)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(jì)裝機(jī)容量60892萬千瓦，同比增長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147.5%。其中，光伏電站累計(jì)裝機(jī)容量35553萬千瓦，同比增長51.7%，2023年新增裝機(jī)容量12001萬千瓦，同比增長230.7%;分布式光伏累計(jì)裝機(jī)容量25338.5萬千瓦，同比增長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88.3%。光伏已經(jīng)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(jī)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(jī)容量變化趨勢
2023年，全國光伏發(fā)電量達(dá)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(shù)達(dá)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(chǎn)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(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發(fā)展預(yù)期。
二、光伏電站升級改造的必要性和可行性
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2006年，我國光伏電站累計(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，通過對早期建設(shè)的光伏電站進(jìn)行技術(shù)升級和改造，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(yīng)矛盾和提高土地使用水平的重要路徑。
我國呈現(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?；谖覈嗄陙砉夥娬镜囊?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)升級改造創(chuàng)造了有效空間。
2007年，我國成為生產(chǎn)太陽能電池最多的國家，產(chǎn)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(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價(jià)格競爭力較改造前將有大幅提升。
綜上所述，預(yù)計(jì)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(fù)雜、電網(wǎng)消納條件良好、電力市場價(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、光伏電站升級改造基礎(chǔ)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(xiàng)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(chǔ)設(shè)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(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(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，并對電站升壓站進(jìn)行必要的擴(kuò)容，對送電線路進(jìn)行改造。
此類項(xiàng)目的優(yōu)勢是可以充分利用項(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;劣勢是電站升級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，原場址增容升級改造類項(xiàng)目實(shí)施難度相對較小，經(jīng)濟(jì)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(xiàng)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(jìn)，需要建立較完善的項(xiàng)目改造升級的評價(jià)體系，明確光伏電站進(jìn)行改造升級的參考指標(biāo);同時，需明確光伏電站改造升級項(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)目均為國家補(bǔ)貼光伏項(xiàng)目，改造項(xiàng)目會引起原有電站發(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)施光伏電站升級改造工程的決策和電站升級改造收益水平。
三是電網(wǎng)安全問題。光伏電站升級改造期間，整個電站處于脫網(wǎng)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(guān)系是一個重要問題。同時，增容改造項(xiàng)目涉及既有電站額定容量變大，對于電網(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，均會對電網(wǎng)安全造成一定影響。
四是項(xiàng)目用地管理問題。光伏電站升級改造雖然對項(xiàng)目原有場址范圍不會產(chǎn)生影響，但是由于老舊電站運(yùn)營期間土地政策調(diào)整，場址范圍內(nèi)可能出現(xiàn)土地屬性和用地政策的變化，需要提前明確對應(yīng)的管理機(jī)制。此外，針對工程改造升級建設(shè)施工過程中涉及的項(xiàng)目場址及周邊生態(tài)保護(hù)、環(huán)境恢復(fù)以及相關(guān)評估、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)接入問題電站升級改造是否需要重新辦理接入系統(tǒng)批復(fù)，是否可以簡化審批流程;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(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，提前布局開展升級改造規(guī)模前期評估工作，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)目備案時間、電力許可等相關(guān)既有文件的延期措施。
二是按年度對區(qū)域內(nèi)升級改造項(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(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(dāng)年征地價(jià)格水平補(bǔ)交征地費(fèi)用。對于需要增加征地面積的，提出相應(yīng)的辦理程序建議。對于租用土地，提出土地租期延長相應(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)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也是當(dāng)前國際能源競爭的重要領(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，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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