最优容配比的光伏度电成本经济模型

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可再生能源,特别是光伏发电的广泛应用将成为能源供给发展主流与现实。纵观全球光伏市场,每年光伏新增装机容量增速稳定,新兴市场数量、规模与日俱增。我国光伏累计装机容量已连续5年位于全球首位,行业整体发展趋势向好。当前光伏政策正处于补贴退坡、平价上网的发展时代,投资者面临着更为严苛的投资环境。因此,寻求提升光伏发电经济性能的有效途径是当前亟待解决的科学问题。度电成本,作为国际上衡量光伏发电经济性的重要指标之一,学者们多从公式派生、参数优化、影响因素与应用实证等方面进行分析与研究,以实现光伏项目的成本优化与收益提升。容配比作为度电成本参数优化的重要方式之一,早先并未受到过多的关注。其根本原因在于该设计值受制于我国光伏发电站设计规范GB 50797-2012的约束要求。而最新的设计规范征求意见稿中,已将容配比设计限值大幅放宽,这势必将推动我国光伏系统的最优设计。因此,研究光伏系统容配比的最优配置,进一步降低度电成本,对于我国光伏发电平价上网具有重要的指导意义。本文首先对宏观度电成本的模型进行了定义,该模型中各组成要素内部结构具有较强的耦合性,较难直接用于以容配比为设计变量的模型构建。因此,本文以光伏系统设计理论为基础,结合实际工程应用模式,提出了一种度电成本的微观普适模型。度电成本微观模型是对宏观模型中各要素的解耦,其分别讨论了各微观因子与容配比的相关性,并对相关因子进行了性质聚类,建立了以容配比为设计变量的数学模型。在研究过程中,关于容配比与光伏输出特性的技术难题,本文从发电预测角度出发,建立了限功率模式下的发电预测模型。基于所建立的微观因子数学模型,本文得到了以容配比为设计变量的度电成本的目标函数,并分别从经济指标、技术要求与政策导向等角度制定了约束条件,形成了课题研究闭环,提高了模型求解的准确率。在求解方法上,在综合比较了各种计算机程序设计语言的特征后,本文选用Go语言进行程序编写。算法采用遍历算法,即设计变量以标准容配比为基点,采用固定步进增量,局部寻优的方法实现了最优度电成本的求解。本文以某光伏项目实例数据为例对其进行分析与优化。在标准容配比下,所设计的模型求得的度电成本值与项目测算原值接近,验证了模型与算法的有效性。最小度电成本的优化结果亦表明,该案例在容配比1.16配置下,可有效降低光伏度电成本0.0131元/k Wh(-3.46%),实现最佳的经济效益。最后,基于上述结论,本文分析并讨论了几项核心要素的变化对于度电成本的影响。研究结果表明,各要素对于度电成本的敏感性排序依次为年峰值小时数、初始投资、直流侧能效比、运营成本、贷款利率与组件衰减率。据此,文末提出了针对性的优化策略及实现途径。
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