國家近期出臺了一系列支持中國光伏市場發展的政策措施，2014 年的裝機目標也調整至14吉瓦。現行政策收益率偏低，如何在現有的政策框架下開發光伏項目并實現盈利，如何在低電價狀態上開發分布式光伏并實現盈利，是對所有光伏開發商的挑戰。

2014 年想必是中國光伏市場大發展之年，也是考驗光伏開發商生存能力之年。筆者認為，只要牢牢把握住光伏項目5 要素：政策、質量、安全、成本和能效，就能夠立于不敗之地。享受和執行政策以及投融資方面的風險和對策已經廣泛討論過，本文重點從質量、安全、成本和能效四個方面來討論如何有效控制光伏發電系統，使光伏發電系統收益最大化。據悉，相關培訓也已展開，光伏企業應給予關注。

從 2014 年開始，國家對大型光伏電站將實行分資源區的不同上網標桿電價，將此前實行的全國統一上網標桿電價1 元/kWh 分別調整到0.9 元/kWh（Ⅰ類區）、0.95 元/kWh（Ⅱ類區）和1.0 元/kWh（Ⅲ類區），同時對于分布式光伏發電的激勵政策從初投資補貼轉為度電補貼（0.42 元/kWh），這就更加要求光伏系統不但要有低成本，還必須注重質量和發電效率，使光伏發電系統的效益最大化。為達此目的，以下5 點非常重要：1）研究并用好現行國家政策，規避建設、并網、運營等操作層面的風險；2）嚴格控制光伏系統部件和工程質量；3）重視光伏系統的安全，避免發生災難性事故；4）在保證質量前提下降低光伏系統的建設成本、運營成本和發電成本；5）通過精細化設計，提高光伏系統性能指數（PR）。 

嚴格控制光伏系統質量

光伏系統質量的好壞主要取決于部件質量和工程建設質量，判斷部件質量和工程建設質量的依據則是看其是否符合或滿足相關技術標準的要求。當前已經發布的與光伏系統和部件有關的技術標準包括光伏組件、平衡部件（逆變器、控制器、蓄電池等）、獨立光伏系統、并網光伏系統、大型光伏電站、建筑光伏、太陽跟蹤器、光伏水泵等40幾個。有了技術標準或某產品已經通過了第三方檢測，并不能代表所有產品都能夠符合質量要求。為了保證所有該型號的產品都能達到標準要求的質量，則還需要對該產品的生產全過程以及制造商的生產管理進行認證。

光伏組件、逆變器以及蓄電池都不是一般消費型產品，使用壽命長達幾年，甚至幾十年，但從外觀和即時檢測都無法判斷其長期的可靠性。開發商為了確保光伏產品和部件的質量和長期可靠性，可以通過如下幾項措施：1） 最基本的是要求廠家提供具有權威性的檢測和認證報告，以保證送檢產品的技術性能符合技術標準且通過了第三方的檢測，并且批量生產的產品與送檢產品按照同一標準生產；2） 為了保證光伏部件的長期可靠性和質量的長期穩定性，可以要求廠家提供產品質量保險，這是一種降低開發商風險的趨勢（目前一些保險公司，如英大泰和，已經推出了出口光伏組件25年功率擔保的險種）；3） 如果產品不能提供質量保險，則可以聘請有經驗的第三方實施產品監造，且在產品交貨前，對該批次產品進行抽檢；4） 鑒于光伏組件和逆變器都不是短期消費品，在現場運行一年后需要再次抽檢，“嬰兒期”失效率應在合同約定范圍內。

除了產品和部件質量，光伏工程的設計和建設也非常重要。項目開發商為了確保工程質量也可以委托有資質、有經驗的第三方對工程設計、施工安裝、項目驗收等進行全過程審查和監管。目前國內已經有這樣的服務，且收取的服務費相當低廉，相信這樣的服務能夠對保證光伏系統的質量起到關鍵作用，對于開發商來講堪稱是一項增值服務。光伏工程的驗收除了需要進行投運驗收外，也需要在光伏系統運行一年后進行后評估，電站的評價指標應當以“性能指數”（PR）為準。

保證光伏系統的安全性

安全性是光伏系統質量最重要的組成部分。光伏系統的安全包括：建筑安全、電網安全、防電擊、系統抗風、防雷擊、防火和防電弧、防盜、防沙暴等。建筑安全包括建筑載荷、防滲漏、不破壞保溫層和建筑消防，建筑安全性評估需要專業部門進行，與建筑結合的分布式光伏在建設前應當首先通過建筑安全性評估。極絕緣破損就會產生并聯回路電弧，而對地絕緣的破壞則會產生對地電弧，因此如果電纜、連接器件、接觸器、斷路器的質量有問題或者工程安裝不認真都有可能發生電弧并引起火災。

目前還沒有國際統一的電弧檢測標準，也不能用常規電流和電壓的檢測來判斷是否發生了電弧，電弧發生時會產生弧光和輻射，國內外正在根據這一特點研究檢測辦法。為了避免發生串聯回路電弧，最重要的是安裝質量，每個連結點必須牢固連結。

系統抗風需要根據當地30年內最大風速進行設計，但需要在方陣安裝傾角、全年發電量、建筑載荷、占地、陰影遮擋等多種因素間進行優化和平衡，例如方陣傾角與風載荷直接相關，為了使全年發電量最大而設計的方陣傾角，有可能需要承受更大的風載荷，從而要求更大的配重，而這樣的配重恰恰超過了建筑能夠承受的最大載荷，這就需要改變方針傾角，以適應建筑載荷；再比如，高的傾角需要更大的占地，而占地增加了成本，有時屋面面積有限，不允許方陣間有更大的間距，因此方陣抗風設計需要因地制宜。

合理降低光伏發電成本

光伏系統的成本直接影響最終收益，成本包括建設成本，運行維護成本和最終的發電成本。目前光伏系統的合理建設成本大約為 9 元/Wp，大型光伏電站雖然具有規模效應，但土建工程和站內升壓站的成本都相對較高；而分布式光伏的規模雖小，設備成本要相對高一些，但在土建施工和接網系統的費用相對較低，因此大型光伏電站和建筑光伏的初投資實際上相差無幾。

目前光伏系統的合理建設成本大約為 9 元/Wp，大型光伏電站雖然具有規模效應，但土建工程和站內升壓站的成本都相對較高；而分布式光伏的規模雖小，設備成本要相對高一些，但在土建施工和接網系統的費用相對較低，因此大型光伏電站和建筑光伏的初投資實際上相差無幾。 10MW 大型光伏電站和1MW 分布式建筑光伏的典型概算如下：

從概算分項比例可以看出，光伏組件大約占總投資的 49%，逆變器及其它電氣設備大約占10%，電纜和支架各占大約10%，這幾個分項所占比例較高，還有一定降價空間，光伏建設投資有可能做到8 元/Wp。按照正常設計，目前光伏系統的建設投資幾乎不可能降到8 元/Wp 以下，但對于一些特殊應用，則還有降價的空間。例如，對于3-5kW 戶用并網光伏，一般需要10-20 塊光伏組件，如果采用直接并網型的交流光伏組件（AC Module，或微型逆變器），則不再需要匯流箱、交直流配電和單獨的逆變器，也不需要直流電纜，安裝工程也變得非常簡單，因此建設投資可以下降到7 元/Wp。

光伏發電屬于固態發電，無論是光伏組件還是逆變器工作時都處于靜態，沒有轉動部件，也不需要補充燃料，如果部件質量過關，維修非常簡單，可以做到無人值守。對于大型光伏電站，年運行維護費用一般在1%左右，對于分布式建筑光伏，一般不超過2%。國外很多光伏系統都屬于無人值守運行，光伏方陣的清潔主要靠風、雨自潔。中國的大氣條件和環境不同于國外，無論是西部荒漠地帶還是東部城市，都不能依靠風、雨自潔。有報道稱塵土和污漬的遮擋損失依據嚴重程度大約在2%-10%，嚴重的甚至超過20%。清潔10MW 光伏電站，只要能夠提高2%的發電量，即可多發約30 萬kWh，凈收益大約30 萬元。

在資源條件相同的同一地點要想降低發電成本（元/kWh），最有效的辦法是采用太陽跟蹤器，從而在不顯著提高建設成本的情況下大大提高發電量，達到降低發電成本的目的。根據美國亞利桑那州鳳凰城23183 氣象站1961-1990（30年）的測試數據，太陽跟蹤器所接收到的輻射量遠大于固定平面的接收值：輻射資料是氣象站根據1961-1990 年的實測太陽輻射量得到的，包括了各種平板收集器不同運行方式下所收集到的太陽輻射量的對比。

從當地條件和實測輻射數據可得：同固定傾緯度角安裝相比，水平軸東西向跟蹤的輻射量增益提高23.1%，主軸傾緯度角的斜單軸跟蹤可以增加到32.3%，雙軸全跟蹤系統與固定傾角相比，輻射量增益達到36.9%。太陽跟蹤器能夠有效提高發電量，降低發電成本，是一個不爭的事實，但為什么不能更廣泛的推廣使用呢？自動跟蹤所增加的成本不是問題，大多數的斜單軸跟蹤器的售價都在1.5 元/Wp 左右，甚至更低，比固定支架大約高0.5-0.7元/Wp，這與每年提高20%以上的發電量相比，最多2 年即可回收增加的成本。主要問題是可靠性，只要解決了可靠性問題，太陽跟蹤器無疑將會得到大規模推廣。

提高光伏系統性能指數

國際上對于光伏系統的性能指數已經有過很多年的研究，從數據看出，早年光伏系統的PR 平均值只有65%，近年的PR平均值提升到了74%，但很少有系統達到80%以上。

目前還沒有“中國效率”。北京鑒衡認證中心等單位正在根據中國的光照條件研究制定符合實際工作情況下逆變器的“中國效率”。

IEC61724（光伏系統性能監測 - 測量、數據交換和分析導則）中提出了評價光伏發電系統性能的參數-性能指數（Performance Ratio，簡稱PR）。需要說明的是：1）光伏系統性能指數（PR）已經排除了太陽能資源的差異，真正反映了光伏系統的質量和效率，比如在西藏的一個光伏電站，年等效利用小時數高達1600 小時，而方陣面峰值日照時數為2000 小時，該系統的PR 等于80%；北京一套光伏系統年滿發1200 小時，方陣面輻射量1400kWh/m2，則PR=86%，北京的光伏系統雖然總的發電小時數不如西藏的系統，但質量和能效顯然高于西藏的系統。2）自動太陽跟蹤器雖然可以提高發電量，降低發電成本，但并不能提高PR，因為分母的輻射量也提高了。3）PR 值并沒有排除溫度差異，不同的使用地點或不同的安裝方式都會影響到光伏電池的工作溫度，在熱帶地區和在寒冷地區工作的光伏系統，即使質量一致，熱帶地區光伏系統的PR 值也會偏低，為了客觀比較電站性能，還需要做溫度校正。PR 的影響因素很多，包括：系統的電器效率（組件串并聯損失、逆變器效率、變壓器效率、其它設備效率、溫升損失、線路損失等）、組件衰降、遮擋情況、光反射損失、MPPT 誤差、故障情況和運行維護水平等，暫不考慮測量誤差和電網棄光的影響。

加州效率（CEC 效率）：美國加州效率不但考慮了加州的光照條件，還考慮了光伏電池受溫度的影響。光伏電池溫度的影響主要表現在逆變器光伏陣列的輸入電壓，溫度高時輸入電壓低，溫度低時輸入電壓高。CEC 效率的測試條件如下：分別在“額定輸入直流電壓”、“最大輸入直流電壓”和“最小輸入直流電壓”三種條件下，個別記錄其在額定最大輸入功率的10%, 20%, 30%, 50%, 75%, 和100%六種條件下的18 個轉換效率。其中轉換效率= 輸出功率/ 輸入功率X100% 。加州效率有“最高效率”、“平均效率”和“加權效率”，加權效率不考慮溫度影響，只考慮了光照條件，可以與“歐洲效率”對比；最高效率即是常規逆變器標注的最高效率；平均效率即考慮了光照條件，也考慮了環境溫度的影響。

三種加州效率的定義如下：峰值效率 (Peak Efficiency): 指上述18 個轉換效率中最高的效率；標稱平均效率 (Nominal Average Efficiency): 指三種輸入直流電在50%, 75%, 和100% 的輸入功率下所記錄下共9 個轉換效率的平均值；

CEC 加權效率(Weighted Efficiency):考慮了一天當中光照條件的變化。依據直流輸入最大功率的10%, 20%, 30%, 50%, 75% 和100%六種條件下，以權重值分別為4%, 5%, 12%, 21%, 53% 和5% 的分配所計算出的加權效率值。

如果光伏部件或工程的質量控制不力，則故障檢修損失將會明顯提高，甚至超過10%，因此嚴格質量控制是降低故障檢修損失的重要前提。棄光（包括延遲接入和限發）現象目前已經在西部大型光伏電站出現，隨著光伏與電網規劃建設同步，這一問題將會得到解決。

為了得到光伏系統的性能指數（PR），從而準確評估光伏電站或分布式光伏的質量和能效，高質量的數據監測和數據采集系統是必要的。本文所采用的數據，包括太陽跟蹤器的增益，光伏系統不同安裝方式的溫度損失，以及光伏電站PR值等，均采用國外數據。之所以如此也是迫于無奈，很難找到國內的完整數據。

因此，數據采集和監測對于電站評估和技術改進是非常重要的，也代表了光伏電站建設的成熟程度。光伏項目所安裝的數據采集和監測系統所監測和采集的數據、采樣精度、采樣周期和監測時段均應符合GB/T20513（IEC61724）“光伏系統數據監測、測量、數據交換和分析導則”標準的要求。

（作者為國家發改委能源研究所研究員）