我国光伏电站升级改造发展浅析

　　光伏电站设备使用寿命一般为25年，随着近十几年光伏行业的蓬勃发展，至“十四五”末，我国光伏发电站将陆续进入“退役期”。提前布局研究老旧光伏电站升级改造相关事宜，对支撑能源及相关管理部门制定项目规模管理、土地利用、并网接入、补贴发放等相关政策，规范发电企业有序开展光伏发电站升级改造工程均具有非常重要的意义。

　　一、我国光伏行业发展总体情况

　　(一)我国光伏产业发展历程

　　1958年，我国研制出首块单硅晶，至2023年底，我国光伏发电新增装机容量、累计装机量已分别连续11年和9年稳居全球第一，我国光伏电站建设经历了从无到有、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转换效率由低到高的艰难而辉煌的历程。

　　2009年上半年，国家先后颁布多项政策，刺激国内光伏市场的启动。随后，国家支持实施“太阳能屋顶计划”“金太阳示范工程”“特许权光伏电站招标”等项目，大力支持光伏产业发展。至2012年底，全国光伏发电累计并网容量6.5吉瓦，位居世界第五位。2013年8月，国家发展改革委印发《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》，实行三类资源区光伏上网电价及分布式光伏度电补贴，推动我国光伏应用市场进入加速发展阶段。2019年5月，国家能源局《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》出台，提出鼓励平价项目优先，竞价补贴项目随后;并对各类项目进行分类管理，形成不同的补贴和竞价机制;提出适当控制补贴规模，减少和改善过去拖欠补贴的现象等政策措施，有效推动光伏发电进入平价上网时代。2020年，开始全面实施可再生能源电力消纳保障机制，对电力消费设定可再生能源电力消纳责任权重，按省级行政区域确定消纳责任权重，各省级能源主管部门牵头承担消纳责任权重落实责任。至此，我国光伏发电产业摆脱了对补贴的刚性需求，正式迈入了新的发展阶段，成为我国发电领域中一支主要力量。

　　(二)我国光伏发电市场情况

　　截至2023年底，我国光伏发电累计装机容量60892万千瓦，同比增长55.3%;2023年新增装机容量达到21630万千瓦，再创历史新高，同比增长147.5%。其中，光伏电站累计装机容量35553万千瓦，同比增长51.7%，2023年新增装机容量12001万千瓦，同比增长230.7%;分布式光伏累计装机容量25338.5万千瓦，同比增长60.8%，2023年分布式光伏新增装机容量9628.6万千瓦，同比增长88.3%。光伏已经成为我国发电规模增速最快的电源品类，并且发电装机总规模在全国各电源品类中位居第二。

图1 2013—2023年我国光伏发电装机容量变化趋势

　　2023年，全国光伏发电量达5804亿千瓦时，同比增长36.5%，占全部电源年度总发电量的6.3%，平均利用小时数达到1164小时。利用率总体持续向好，消纳保持平稳，光伏发电利用率98%，与上年基本持平。

图2 2015—2023年我国弃光电量和弃光率变化趋势

　　综合来看，近几年我国光伏发电产业始终保持着较快的增长势头和较高且稳定的利用水平，作为支撑我国实现“双碳”目标的重要战略新兴产业，伴随产业技术的不断提升，未来仍将保持较高的市场发展预期。

　　二、光伏电站升级改造的必要性和可行性

　　根据国家能源局统计数据，截至2006年，我国光伏电站累计装机规模为400兆瓦，2007年一跃达到1088兆瓦，此后规模逐年快速提升。目前，运行超过10年(2014年底前建成)的光伏电站装机规模约19.5吉瓦。得益于近年来我国光伏发电产业技术的高速迭代和开发建设成本的大幅度下降，通过对早期建设的光伏电站进行技术升级和改造，可有效提高土地利用效率、电站性能和电网资源利用水平，促进光伏发电效益的进一步提升。光伏电站升级改造不仅势在必行，亦大有可为。

　　一是光伏电站升级改造是解决土地供应矛盾和提高土地使用水平的重要路径。

　　我国呈现典型的“负荷和资源”与“人口和土地”逆向分布特征，随着以光伏发电为代表的新能源快速大规模发展，土地和接入资源成为制约光伏发电可持续发展的主要因素。基于我国十多年来光伏电站的规模化发展，光伏工程开发技术积累了丰富经验，光伏电站技术水平有显著提升，早期开发难度较大的坡度山地、采矿沉陷区、大型水面等开发场景，近年来出现了大量工程实例，使部分老旧光伏电站场址范围内未利用土地空间具备了继续优化使用的条件，可以有效缓解光伏可利用土地资源逐渐紧张的影响。

　　二是光伏发电工程技术升级有利于提升电站收益并有效利用电网资源。

　　光伏电池效率的不断提升，为光伏发电升级改造提供了有力的技术支撑。一方面，通过高效光伏电池、大规模光伏方阵和大跨度光伏布置等光伏电站优化设计技术的广泛应用，有效提高了单位面积光伏发电的能量密度，使得同等建设条件下光伏电站的发电能力较之前大幅提高;另一方面，2020年10月底，国家能源局批准发布了《光伏发电系统效能规范》，明确了光伏电站容配比设计优化思路，并在国内光伏电站设计优化领域广泛应用，使得光伏电站的电网友好性和技术经济性得到明显提升。

　　三是组件效率的稳步提升和价格的快速下降为光伏发电工程技术升级改造创造了有效空间。

　　2007年，我国成为生产太阳能电池最多的国家，产量从2006年的400兆瓦提高到1088兆瓦;2007至2023年，我国光伏电池量产效率从17%提升至25%左右，电站规模化应用组件功率从225瓦提升至580瓦，组件单瓦价格则从38元降至0.7元左右，组件价格降幅高达98%，且仍有下降空间，光伏发电站系统成本从每瓦60元降低至每瓦4元以下，系统成本降幅达到93%以上。因此，在不用考虑土地成本等一系列前期开发的非技术成本以及电价水平的情况下，单纯电站本体的盈利能力和市场价格竞争力较改造前将有大幅提升。

　　综上所述，预计未来一段时间光伏发电升级改造的主要市场将集中在土地资源比较紧张、地形相对复杂、电网消纳条件良好、电力市场价格较高的地区，如山东、河北、江苏、浙江、安徽等光伏发电规模较大且光伏发电开发较早的省份。

　　三、光伏电站升级改造基础方案

　　光伏电站升级改造分为两种形式，包括原场址等容升级改造和原场址增容升级改造。

　　(一)原场址等容升级改造

　　等容改造分为两种情况，一种是安装容量和既有电站基本保持一致;一种是额定容量和既有电站基本保持一致，但安装容量增加，容配比提高。这两种情况均不会突破既有场址边界，都属于原场址等容升级改造。

　　此类改造项目优势是相对边界清晰，不发生容量以及用地变化，对既有基础设施的利用度较高，改造手续和管理也比较简单;劣势是由于容量没有变化，电站的增量收益主要来源于组件更换带来的发电效率提升，对土地的集约利用度不高，并且改造完成后站内可能出现闲置土地，不能达到集约利用土地资源的效果。

　　(二)原场址增容升级改造

　　按照充分利用土地资源的原则，最大程度提升电站装机容量，优化系统容配比设计方案，提高单位土地面积发电能力。相应需要更换光伏组件、逆变器、箱式变电站等，复核光伏支架及基础、电缆等是否继续使用或需要更换，并对电站升压站进行必要的扩容，对送电线路进行改造。

　　此类项目的优势是可以充分利用项目现有土地资源，提高电站装机规模，达到土地利用最大化效果，并扩大项目企业持有电站规模;劣势是电站升级改造管理程序较为复杂，涉及电站容量变化，电网接入系统需要进行重新校核，电站备案、发电许可、购电协议改变等一系列手续都需要变更。

　　综合比较，原场址增容升级改造类项目实施难度相对较小，经济效益和社会效益较高。

　　四、光伏电站升级改造面临的主要问题与措施建议

　　(一)面临的主要问题

　　一是改造项目管理体系问题。为了保障光伏电站升级改造工程有序推进，需要建立较完善的项目改造升级的评价体系，明确光伏电站进行改造升级的参考指标;同时，需明确光伏电站改造升级项目的适应范围、基本原则和改造形式;此外，还要明确光伏电站改造升级的申报、备案、管理流程和要求。根据实际情况，前期可选择具有代表性的省、区开展试点，逐步形成改造项目管理体系机制。

　　二是补贴项目的补贴核算问题。2009至2019年之间的光伏项目均为国家补贴光伏项目，改造项目会引起原有电站发电容量和电量提升，原有项目补贴电量的核算方法、补贴额度的支付比例等问题将直接影响发电企业实施光伏电站升级改造工程的决策和电站升级改造收益水平。

　　三是电网安全问题。光伏电站升级改造期间，整个电站处于脱网状态，大规模集中连片改造会对电力系统形成冲击，如何平衡好二者关系是一个重要问题。同时，增容改造项目涉及既有电站额定容量变大，对于电网而言，电站整体的发电特性改变较大，原有的电力汇集送出设施和电力系统是否能适应容量变化，均会对电网安全造成一定影响。

　　四是项目用地管理问题。光伏电站升级改造虽然对项目原有场址范围不会产生影响，但是由于老旧电站运营期间土地政策调整，场址范围内可能出现土地属性和用地政策的变化，需要提前明确对应的管理机制。此外，针对工程改造升级建设施工过程中涉及的项目场址及周边生态保护、环境恢复以及相关评估、验收及批复的程序，应提前制定相应的技术要求和政策措施。

　　五是电网接入问题电站升级改造是否需要重新办理接入系统批复，是否可以简化审批流程;增容规模控制在一定范围内的项目是否可以通过电力公司论证后直接并网发电;是否对光伏电站采取增配储能等措施，或在功率输出控制策略上采用一定的技术手段，使光伏电站电力输出质量满足电网要求后再并网发电等等，这些都是光伏电站升级改造前期及推进过程中在电网接入方面需要考虑的问题。

　　(二)相关措施建议

　　一是积极开展光伏电站升级改造管理政策研究工作，理顺政策支撑和体制机制，深入了解发电企业改造需求，提前布局开展升级改造规模前期评估工作，并进一步研究政府和电网审批流程优化方案，研究项目备案时间、电力许可等相关既有文件的延期措施。

　　二是按年度对区域内升级改造项目进行摸底，统一开展电网安全性校验，经省级能源主管部门同意后开展电站升级改造前期工作，包括太阳能资源评估、系统评估、制定改造条件论证方案、制订升级改造规划等内容，编制可行性研究报告，有序推进工程设计和建设工作。

　　三是研究光伏电站用地管理方案，对于永久征地，在面积不变的情况下，土地自动延续使用，按当年征地价格水平补交征地费用。对于需要增加征地面积的，提出相应的办理程序建议。对于租用土地，提出土地租期延长相应要求和操作原则，以保障土地租用双方的合法权益。

　　四是按照原有安装容量进行等容量发电量核算，等容量发电量部分按照原项目补贴水平逐年发放，超出部分发电量按现行政策进行结算。

　　五、小结

　　光伏发电是构建新型电力系统的重要组成部分，光伏产业是我国战略性新兴产业，也是当前国际能源竞争的重要领域。现阶段，为进一步推进能源生产和消费革命、促进能源结构调整、实现“双碳”目标，在加快光伏产业发展的同时，提前开展光伏电站改造和退役等新问题的相关研究，积极推进老旧光伏电站升级改造试点示范，有利于加快实现退役装备绿色循环利用，全力支撑光伏发电产业高质量发展。

　　来源： 中能传媒研究院 (作者：吕嵩 岳蕾 单位：水电水利规划设计总院)