协鑫：加速推动光伏平价上网进程
专访协鑫集团设计研究总院系统装备分院执行院长吴洪宽
《电气技术》杂志记者：刘星；王艺蒙
不久前，协鑫（集团）控股有限公司旗下的保利协鑫能源控股有限公司向行业承诺无偿转让独家黑硅制绒技术。行业专家指出，黑硅制绒技术是目前多晶硅太阳电池的核心技术，协鑫成熟的“鑫绒面”亚微米级多孔制绒技术的无偿转让将对光伏行业的整体发展起到极大的推动作用。
作为全球领先的光伏材料提供商，近年来协鑫（集团）控股有限公司（以下简称协鑫）凭借其在光伏领域的全产业链制造系统，积极引领行业技术进步，推进关键设备的国产化，推动相关产品成本的降低，为我国乃至全球太阳能发电并网、消纳，度电成本的降低做出了诸多贡献。截至2017年年中，协鑫运营光伏电站规模超过400万kW，居全球第二位。
除了全产业链优势、电站规模优势以外，协鑫特别重视科技创新、降本增效工作，成立了以集团副董事长朱钰峰为院长、程德东为执行院长的设计研究总院。在他们的带领下，协鑫在光伏电站应用领域获得了20余项专利，两款光伏电站投资、竞价软件以及光伏电站智能清扫系统、不锈钢漂浮系统等已经顺利落地并产生效益。
提高效率降低成本
不管是多晶硅还是硅片，全球范围内每一次价格的降低，都与协鑫的科技进步密不可分。来自协鑫的全闭环、零排放的GCL法多晶硅生产工艺及精工切片技术，让光伏全产业成本下降了90%以上，伴随协鑫在硅烷流化床法制备颗粒硅技术上实现的重大突破，这一成本还将进一步大幅下降。
据了解，得益于先进的电站方案设计、全系列的光伏装备制造、全过程业务监控及新技术新工艺的应用，协鑫典型光伏电站单瓦造价由2015年的8.6元/瓦下降至2016年的7.2元/瓦，下降幅度达16%；2017年，协鑫光伏电站单瓦造价预计下降到6.0元/瓦~6.5元/瓦（均指全成本）。
协鑫集团设计研究总院系统装备分院执行院长吴洪宽表示，“为实现光伏发电的平价上网，我们需要对光伏发电中的各个环节进行优化以提升发电效率、降低发电成本。无论是技术的创新、产品的研发，还是电站的维护，协鑫自始至终以提升光伏发电效率、降低光伏度电成本为己任。”
分布式投资收益软件是协鑫推出的一款投资计算软件，财务计算依据、各地发电量数据库、造价数据库、分布式光伏电站投资收益测算边界条件是其计算依据。输入项目地点、屋面面积与屋面形式、接入形式、运维费及屋面租金等相关参数，可计算出日照小时、装机容量、造价等参考值及项目财务评价指标。财务评价指标包括投资类指标、发电量指标、盈利能力指标、偿债能力指标，用户可自行判断项目的投资收益。
吴洪宽详细介绍道，“是自发自用余电上网还是全额上网，该软件在自由选择消纳模式的基础上，还能将资金筹措、国家光伏补贴政策考虑在内。如以分布式光伏电站为例，其补贴分为发电量补贴与一次性初装补贴，参照各省市县区的补贴政策填写。如有一次性初装补贴，软件会在项目投资中直接扣减。该软件最大的作用是直接、快速估算屋顶租金价格谈判、自发自用电价折扣谈判。”
竞价上网CEO助手是协鑫推出的一款竞标软件，内置GPS定位功能，可自动定位于手机所在地（也可手动更改），并以所在地（或输入地点）的最佳倾角日照时数、当地光伏电站标杆电价等其他基本信息为初始参数自动进行快速计算，得出该电价所对应的资本金收益率、投资回收期等。
吴洪宽表示，“用户输入电站各项基本参数后，可得出电站初始投资、总占地面积、度电成本、资本金收益率、投资回收期等综合收益评估指标，以及减少煤耗量、减排CO2量、减排SO2量等社会环保效益指标。值得一提的是，不管是平地、渔光（各类水深）、山地（各类角度）、农光（各类型式）、飘浮等各类电站型式，各项输出指标基本覆盖拟新建电站的各个维度，对光伏项目前期开发、项目投标竞价、扶贫额度测算、土地租金谈判、环境保护效应宣传、平单轴与固定支架技术方案对比等都大有助益。”
当前，光伏组件的清扫工作已开始在很多光伏电站中推广应用。据初步测算，清扫前后整个光伏发电系统的效率可提升3%~5%。目前，光伏发电系统效率约为80%，因此清扫所带来的发电效益提升还是比较可观的。
据了解，国内现有清扫机器人受运行轨道的影响只能沿着单排组件横向运行。由于光伏厂区地形复杂，单排组件横向距离一般不是很长，普通电站单排距离约200m左右，清扫机器人本身最长运行距离约2000m，清扫机器人的清扫能力无法得到施展，造成了机器的极大浪费。
协鑫为清扫机器人装上了“摆渡车”，通过设定好的滑轨，一个机器人至少可以管理20行以上阵列，清扫机的数量减少了95%；智能化系统，可实现有的放矢的清扫，从最大程度上提高电站整体的智能化程度；智能清扫系统还对组件的清洁度进行实时监控，对清扫后的效果进行对比，逐渐完善运维大数据系统。
吴洪宽认为，通过智能“摆渡车”的运行模式，能够实现清扫机器人的跨排清扫，大大提升清扫机器人的利用率，部分南北向距离较长的电站可降低初始投资成本60%以上；通过手机APP系统控制后台，避免了原先‘机械式’清扫模式，减少了因过度清扫给组件带来的损害；最终各个电站通过软件采集到的实际数据形成大数据库，从而指导后续设计、运维，将为用户带去更大收益。
农业光伏绿色共享
近年来，光伏农业发展迅速。当前，光伏农业发展的核心，是要率先解决光伏电站阵列与农业生产之间争阳光、争空间、争土地的“三争”问题。只有做到“三不伤”(不伤地、不伤产、不伤农)，光伏和农业才可以和谐共生，并实现土地及阳光的最大化利用。
为大力推广农业光伏的普及应用，协鑫进行了农业光伏的三代试验。对于协鑫第一代农业光伏来说，投资成本过高，回报率低。基于以上问题，协鑫开发了第二代农业光伏，即基于大田农作物的种植所设计的农业光伏方案。
吴洪宽指出，“协鑫通过技术持续创新，不断推进中国光伏农业的发展，于2015年运用了新型组件，平单轴支架，光伏DC1500V系统等13项高新技术，建成了阜宁东沟30MW农光互补项目。试验后，二代农业光伏技术优势十分明显，但并没有解决桩基对土壤可能造成的伤害。”
为突破二代农业光伏技术遭遇的难题，协鑫采用了新材料的可以拧出来的螺旋桩，以减少混凝土对土壤造成的破坏；同时，分析水稻、玉米等农作物什么时候对光照需求最大。在协鑫的农光电站里，每年水稻灌浆的时段，可调节的光伏组件“躲光”运行，同时光伏系统停止发电，全力保证农作物产量。
事实证明，协鑫的农光电站农作物产量已与普通农田基本持平，且质量更高、品质更好。协鑫研究实验的“光伏稻”，经测产亩产达到了591公斤。协鑫还在光伏农业中重点发展油用牡丹这一喜阴的木本油料作物。吴洪宽骄傲地说，“在光伏农业的实践中，协鑫已研究并综合运用多项新技术新标准，使光伏农业真正成为‘不减产农业’，甚至通过优选科学管理，光伏农业可以成为增收农业。协鑫农业光伏之路得到了众多农业专家的认可，也为光伏行业破解与农、林、渔等产业和谐共存提供了新思路。”
针对农村渔光互补项目，协鑫的不锈钢浮体式漂浮光伏电站，以不锈钢浮桶为浮体，分散排布，通过钢架网格状连接固定成稳定的整体，解决塑料方案密集铺设方式带来的承重严重过剩问题，降低浮体成本，延长浮体使用寿命。
对于不锈钢浮体式漂浮光伏电站的优势，吴洪宽如数家珍，“不锈钢材质不易老化，回收价值高，不会对水质造成污染；可延长浮体使用寿命，相比常规塑料浮体方案，使用寿命能够大大延长，完全能够达到25年以上；与塑料泡沫漂浮体相比，单瓦成本降低20％~25％以上，目前浮体、支架和锚固系统总成本已经控制在1元/瓦以内，后期将控制在0.85元/瓦左右（仅为成本）。”
吴洪宽表示，“科学规范的光伏农业项目做到了在农业不减产的前提下，企业为社会创造绿色电力，农民收益得到倍增。然而，光伏农业不能仅有业内企业的自觉自律，更需要国家对支架高度、阵列距离、地面受光、桩体类型等出台强制性标准，将这一惠农利农的新事物纳入良性发展的轨道，使光伏与农业、农民共生共赢。”
顺时应势卓越前行
今天，太阳能在全球的普及利用，与协鑫的大力推动有着直接的关系，全世界至少30%的高效光伏材料，都是协鑫提供的。研发高效多晶硅片“鑫多晶S1+”，平均转化率高达17.6%，创行业最佳水平；2013年，协鑫系统高效多晶硅片产品已成为全球市场占有率第一的硅片产品。
吴洪宽介绍说，“协鑫的成长壮大主要得益于国家的能源政策。协鑫最初从事火力发电，电力设备仪器制造等，20世纪90年代中后期，先后建成了一大批垃圾焚烧电厂、生物质电厂、城市污泥焚烧电厂、煤矸石电厂、天燃气电厂，无一不是国家支持鼓励的清洁能源、热电联供项目。
2005年前后，协鑫响应国家号召，积极发展清洁能源技术装备，并从上游多晶硅入手着力打造光伏全产业链；2012年开始分析光伏发电平价上网成本路线图、光伏发电平价上网技术路径；2014年、2015年分别并购森泰、超日太阳能，至此协鑫光伏全产业链全部打通。”
2016年，协鑫光伏能源业务收入飙升226%至22.46亿元，盈利3.09亿元，较去年大幅攀升309%。其中，光伏电站总装机容量累计达到3，516兆瓦，位居全球第二，较2015年上升114%。
吴洪宽指出，“在国内光伏企业林立的当下，协鑫还能取得如此优异的业绩，这主要得益于光伏一体化产业链的建立，即从上游的硅、硅材料、硅片制造到中游的光伏电池，组件研发、生产，系统集成、优化设计，再到下游的光伏电站投资、开发、运营等，无论是技术研发、产品制造、电站系统集成与运维管理，协鑫可以将光伏电站的总成本降到最低，从而迅速降低光伏发电度电成本。”
随着我国“一带一路”的推进，以光伏为代表的可再生能源市场空间亟待开发。目前，可再生能源发展较快的印度已经完成5GW左右光伏装机，而哈萨克斯坦光伏装机规模仅100MW，土耳其非水可再生能源消费仅占一次能源消费的2.9%，泰国非水可再生能源消费仅为2%。非洲提出了“清洁能源走廊”，欧洲更是计划至2030年将可再生能源发电占比从29%提高至50%。
吴洪宽指出，“除了‘一带一路’沿线国家带来的巨大需求外，国内光伏市场也在快速发展，尤其是分布式光伏市场。2017年上半年，光伏电站新增装机1700万kW，分布式光伏新增700万kW，为2016年同期新增规模的近3倍。至2020年，我国光伏发电累计装机需超过100GW，年平均增长率需达到19%。”
针对不断增加的分布式光伏项目，协鑫积极优化光伏电站布局。在已经建设运营的光伏电站中，约80%的光伏电站项目位于西北以外地区，不仅享有较高的标杆上网电价，同时也可以最大限度的避免弃光限电问题。
此外，协鑫还积极参与国家提倡的“光伏领跑者”、“光伏扶贫”项目。在全国2016年公开招标的7个领跑者项目中，协鑫先后5次中标，规模达360MW，位列全国第三。同时，在国家能源局、国务院扶贫办下达的第一批“光伏扶贫”项目中，协鑫以250MW的容量，规模居全行业第一。
“面向未来，协鑫成立了中央研究院，重点研究多晶硅的制造加工技术、组件电池的制造加工技术，并不断提高转换效率，与同行一起为光伏平价上网贡献智慧和力量。储能技术方面，协鑫也在加大研究力度，目前已经收购相关电池厂组装电池，我们还积极研究氢燃料电池。目前，光热发电成本还比较高，我们的参与势必将大幅度降低成本，同时促进关键设备的国产化。”吴洪宽最后强调，“协鑫是光伏领域领跑者，对于关键技术的进步、关键设备价格的降低，新的研发创新仍在继续，带倾角的平单轴柔性支架、家用分布式光伏系统、鑫智能移动光伏生活舱、水上漂浮光伏电站方案优化及推广、智能清扫系统轻量化等，为推动光伏平价上网进程，我们一直在努力，我们将不断前行。”