风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施
摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。
关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案
Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures
CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX
Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power
Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution
一、研究背景
xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。
二、研究目的
通过对机组发电机轴承损坏的原因进行多方位分析，主要针对轴电压轴电流的产生及对轴承的影响进行分析，提出改善方案，并进行测试验证，保证发电机轴承稳定运行，延长轴承使用寿命。
三、发电机轴承损坏原因分析与防范措施
1. 润滑
滚动轴承稳定运行达到运行寿命的一个重要条件就是有足够的润滑。润滑剂的作用就是形成保护性油膜,分隔滚动接触表面,防止金属与金属的直接接触。润滑剂还应有保护相应部件不受腐蚀的作用。风力发电机一般选用润滑脂作为轴承润滑剂，如果润滑不足会导致轴承磨损，长时间会使轴承失效，发电机产生振动。
2.发电机与齿轮箱轴不对中
发电机与齿轮箱轴不对中会诱发同步轴振动，虽然联轴器会吸收一定的振动，但是大负荷长时间的振动会使发电机轴承游隙变大，长期运行不仅损坏发电机轴承，对齿轮箱轴承也会有损伤，造成机组的振动过大，影响机组正常运行。
3.轴承安装工艺与材质问题
轴承在运输或安装过程中有较大硬力的碰撞，导致轴承部分受损，长时间运行磨损严重，轴承失效。
4.电腐蚀
电流流过轴承的问题十分常见,这种现象就是所谓的电腐蚀。轴承电腐蚀通常发生在电流经由滚动体从一个滚道流到另一个滚道的时候。电蚀对轴承的破坏程度取决于放电能量和持续时间,但破坏效果基本相似,包括:滚动体和滚道上的微小电蚀凹坑、润滑迅速退化、失效第二阶段的搓板纹及相应的轴承失效等。
为解决华锐机组轴承的频繁失效，我风电场采取了一系列措施。检修人员专人跟踪定期检查发电机自动加脂机运行情况，并且定期手动给轴承注油，保证轴承的良好润滑；加大轴对中检查的频率，保证对中精确度；在更换轴承时有严谨的更换方案，避免轴承内进入脏污和轴承的磕碰等机械损伤。运行人员时时记录发电机前后轴承温度变化，发现异常及时通知检修人员登机检查。最大限度的排除了润滑、安装工艺、轴对中等原因在内的可控因素，经过一段时间观察，仍有轴承振动报警，对更换后的轴承检查发现90%都是由电蚀造成的搓衣板纹伤痕，也就是说轴电压和轴电流是轴承的损伤主要，
四、轴电压轴电流的产生及危害
1、轴电压轴电流产生原因
由于风电机组变频器采用 PWM 的调制方式，功率器件在快速开关时刻不可避免地产生电压尖峰，该尖峰的电压变化率(dv/dt) 极高，可超过3000V/s，该尖峰电压对应的频率约为1MHz，可以轻易地通过传动系统的寄生电容、寄生电感耦合至电机的轴，再传导 ( 或通过绝缘层容性耦合 ) 至轴承的内圈，击穿油膜后传导至轴承外圈，外圈通过传导（或通过容性耦合）与地形成回路，产生高频轴承电流。
2.轴电压轴电流的危害
（1）损坏润滑油的润滑性能
润滑油在轴承旋转过程中会产生油膜，所形成的寄生电容记为 Cb，如图（4.1）所示，Cb电容值大小主要受油膜厚度的影响，而油膜的厚度由油脂的特性、电机的转速及油脂的温度等因素决定。风电机组在高空摆动情况下将造成轴承油膜不稳定，一旦 Cb 上的电压高于油膜能承受的电压时，油膜被击穿，我风场华锐机组发电机轴承润滑脂选用的是壳牌AlbidaEMS2润滑油脂，其油膜击穿电压在200V左右。油膜在被击穿的同时，润滑油被电解，导致润滑油性能下降。且在对新旧轴承的内圈对外圈的绝缘测试发现，新轴承的绝缘阻值为500Ω左右，而就轴承的绝缘阻值基本为0Ω，即绝缘油的电解是一个不可逆的过程。所以润滑油一旦被击穿，润滑油性能已经开始下降了，从而造成轴承长期润滑不良，加快磨损。
图4.1
（1）对轴承造成电腐蚀
在润滑油膜被击穿后，Cb内存储的电荷通过极小的击穿点导通放电，在轴承滚道表面微小的金属面上产生极高的电流密度，瞬间产生极高的热量使放电点的金属熔化，形成凹坑。随着风电机组运行时间的不断增加，由于高频轴电压击穿油膜放电而持续形成的轴承表面凹坑不断增多，破坏轴承内圈、滚动体、外圈的光洁度，逐渐积累形成了滚动体表面肉眼可见的搓衣板纹如图（4.2），最终导致轴承由于游隙过大、振动过大、温升过高等因素失效。
图4.2
五、改进措施
针对轴电压轴电流，我们提出的改进措施就是在发电机驱动轴端安装接地碳刷。因为原来的发电机轴只有在非驱动侧安装接地碳刷，一组接地碳刷其导流性较弱，且在风机运行过程中可能因为震动使接地碳刷与轴接触不实，如果此种情况发生会使发电机轴无接地运行，其轴电压急剧增加，油膜迅速被击穿，造成轴承的电腐蚀速度增加。为降低轴电位，减少转轴上的电荷积累量，有效的将轴电流分散导入接地端，避免发电机轴因与接地碳刷接触不实无接地运行。具体方法如下：
1.在发电机驱动端轴上固定表面光滑的接地环，使其与发电机轴紧密接触且牢靠。
2.在发电机驱动轴端盖上安装接地刷架，并将碳刷报警接线串联到定子接线盒中的集电环碳刷报警回路中，如图（5.1）所示：
光伏发电成本电价分析的数学模型 史珺 上海普罗新能源有限公司光伏技术研究所 摘要：光伏发电从2005年进入产业化以来，成本不断降低。目前，我国国家发改委制定了1元/度的光伏发电的上网标杆电价。但许多投资者对于光伏发电的成本却感到难以分析，而不敢贸然投资。本文给出了光伏发电成本的数学分析模型，讨论了影响光伏成本电价的因素，如装机成本、日照时间、贷款状况、预期的投资回收期、以及运营费用等。并根据该模型对现阶段光伏发电的投资效益进行了一个投资分析。计算结果表明，在我国西北地区，按照1元/度的上网电价，目前投资光伏电站的投资回收期为10年。 关键词：光伏发电；成本；投资效益；数学模型 中图分类号：TK51 文献标识码：A ...... (前略） 光伏发电的成本，也就是每度电多少钱，不能简单地根据装机成本分析，它与如下五大因素有关： 1）装机成本、2）日照条件（年满负荷发电时间）、3）贷款状况（贷款利息和贷款在总投资的比例）、4）投资回收期（折旧年限）、5）运营维护费用。由于这五大因素每个因素都有其独立的变化性，相互的影响也十分明显。例如，同样的装机成本放在不同的地域、或者同样地域、同样的装机成本、但投资采用了不同的贷款比例，或者采用不同的折旧年限，等等，都会带来截然不同的光伏发电成本价格。 为了进行准确的光伏发电成本的测算，需要对于光伏发电的成本进行详细而科学的分析，这里，给出了一个光伏发电的成本电价的数学分析模型。
1发电成本构成 1.1 装机成本C ivs 装机成本就是一个光伏电站的总投入，它也是光伏电站公司的财务报表上的固定资产。由如下式构成： C ivs= C pan+C str+C asb+C cab+ C bas+ C trc+ C pom+ C inv+ C dis+ C trf+C acc+C con+C mon+C eng+C man+C land（1） 其中，C pan为光伏组件成本；C str为组件支架成本，C asb为安装费，C cab为电缆成本，C bas 为支架基础成本，C trc为追踪系统成本，C pom为功率优化系统成本，C inv为逆变器成本，C dis为高低压配电系统成本，C trf为变压器成本，C acc为外线接入费用，C con为土建（基础、配电房、中控室、宿舍、道路）成本，C mon为电站监控系统成本， C eng为施工与安装费用，C man为施工管理费，C land为土地购置费用。式（1）所计算出的C ivs为装机成本，它实际上就是电站的总投入，也是电站的固定资产。 1.2 运营管理成本（C op） 主要是电站维护和管理费用，光伏电站可以按照总体固定投资提取某一比例进行估算。由于光伏发电在营运过程中，不需要原材料，也没有运动磨损不部件，因此，维护费用很低，也完全可以预见。光伏电站的运营管理成本可用下式表达： C op = C ivs * R op（ 2） 其中，R op为运营费率，指运营费用占总投资的比例。通常，维护费用除了人员工资外，主要是备件费用。根据目前为止的光伏电站经验，运营费率通常在1~3%之间。装机容量越大的电站，比例越低。 1.3 财务费用（C fn）： 主要是贷款利息。这是光伏电站运营中变数最大的一项。它取决于贷款占总投资的比例R loan和贷款利率R intr:
第一章 概述 1.1 风力发电机概况 风能的利用有着悠久的历史。 近年来, 资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重 视开发和利用可再生、 且无污染的风能资源。自80年代以来, 风能利用的主要趋势是风力发 电。风力发电最初出现在边远地区, 应用的方式主要有: 1) 单独使用小型风力发电机供家 庭住宅使用; 2) 风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电; 3) 并入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代技术的发展, 风力发电迅猛发展。以机组大型化(50kW～ 2MW )、集中安装和 控制为特点的风电场(也称风力田、风田) 成为主要的发展方向。20 年来, 世界上已有近30 个国家开发建设了风电场(是前期总数的3 倍) , 风电场总装机容量约1400 万kW (是前期总 数的100 倍)。目前, 德国、美国、丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列, 且 未来计划投资有增无减。美国能源部预测2010 年风电至少达到国内电力消耗的10%。欧盟5 国要在2000～ 2002 年达到本国总发电量的10%左右, 丹麦甚至计划2030 年要达到40%。 中国是一个风力资源丰富的国家, 风力发电潜力巨大。据1998 年统计, 风力风电累计 装机22.36万kW , 仅占全国电网发电总装机的0.081% , 相对于可开发风能资源的开发率仅 为0.088%。 中国第一座风力发电场于1986 年在山东荣成落成, 总装机较小, 为3×55kW。到1993 年我国风电场总装机容量达17.1MW , 1999 年底, 我国共建了24 个风力发电场, 总装机 268MW。我国风力发电场主要分布在风能资源比较丰富的东南沿海、西北、东北和华北地区, 其中风电装机容量最多的是新疆已达72.35kW。在未来2～ 3 年内, 我国计划新增风电场装 机容量将在800MW 以上, 并且将会出现300～ 400MW 的特大型风力发电场。 1.2 风力发电机的研究现状 1.2.1 国外风力发电机的研制情况 美国从1974年起对风能进行系统的研究，能源部对风能项目的投资累计已达到25亿美 元。许多著名大学和研究机构都参加了风能的研究开发，目前己安装了8个巨型风力发电机 组。到19%年末，风力发电总装机容量己达到170x 4 10 kw，所提供的电力占全美电力需求量 的10%，居世界之首位，主要集中在加利福尼亚州。美国国会己通过了能源政策法，在能源 部的规划下， 将会改变风力发电集中于加利福尼亚的局面，在年平均风速达5.6m/s的中西部 12个州将建风力电站。据能源部预测，在未来15年内，风电将增加6倍。在今后2年内，在怀 俄明、伊阿华、明尼苏达、得克萨斯、佛蒙特、缅因州等修建大型风电场，这些风电场将使 美国风力发电能力再增加40x 4 10 kw， 预计到2010年， 风力发电总装机容量将达到630x 4 10 kw， 可满足全美电力需求量的25%。 德国是欧洲风力发电增长最快的国家，近年风力发电量急增，尤其沿海各州，风力发电 发展迅速，己超过丹麦，成为世界第二。到1995年己建成1035座风力发电装置，装机容量 49.4x 4 10 kw，1996年新装机约950座，装机容量为48x 4 10 kw，到19%年底德国己拥有4500座 风力发电装置，总装机容量达到约160x 4 10 kw，1997年估计可增加5x 4 10 kw，可为20多万个 家庭提供日常用电。这些风力发电装置中的1600个是政府投资建设的。装机容量超过1OO0kW 的风电场有250个，300OkW的最大风电场已投入使用，发电能力63x 4 10 kw，西部5x 4 10 kw风
我国光伏发电成本变化分析 近年来，特别是“十二五”期间，我国光伏发电发展取得了可喜的成绩，光伏装机规模和发电量均快速增长，至2015 年底，我国光伏发电累计装机容量达到4318 万千瓦（其中地面光伏电站为3712 万千瓦，分布式光伏为606 万千瓦），并网容量4158 万千瓦，年发电量383 亿千瓦时，约占全球光伏装机的1/5 ，并超过德国（光伏装机容量为3960 万千瓦）成为世界光伏装机第一大国。预计2020 年我国光伏装机容量将达到1.2 ～1.5 亿千瓦，2030 年光伏装机将达4～5 亿千瓦，以满足我国2020 年非化石能源占一次能源消费比重达到15% 、2030 年比重达到20% 的能源发展目标。我国光伏发电的快速发展、装机规模的不断扩大，带动了光伏行业的技术进步和材料价格下降，也带来了光伏装机和发电成本的下降，将使我国光伏发电由最初的主要依赖政策补贴转变为逐渐走向电力市场实现平价上网。 光伏电池组件效率持续提升、成本不断下降太阳能光伏发电系统的核心是太阳能电池，又称光伏电池。近年来，中国太阳能电池与组件规模迅速扩大的同时，产业化太阳能电池与组件效率也大幅提升，太阳能电池每年绝对效率平均提升 0.3% 左右。2014 年，高效多晶太阳能电池产业化平均效率达17.5% 以上，2014 年底最高测试值已达20.76%; 单晶
太阳能电池产业效率达19% 以上，效率已达到或超过国际平均水平。2015 年底，我国多晶及单晶太阳能电池产业化平均效率分别达到18.3% 和19.5% 。 伴随着太阳能电池效率持续提升，太阳能电池组件成本 也在大幅下降。2007 年我国太阳能电池组件价格为每瓦约4.8 美元（36 元），2010 年底我国太阳能电池的平均成本为每瓦1.2 ～1.4 美元，2014 年底每瓦降至0.62 美元（3.8 元）以下，7 年时间成本下降到了原来的1/10（见下图），光伏组件成本已在2010 ～2013 年间大幅下降。2015 年，我国晶硅组件平均价格为0.568 美元/瓦，光伏制造商单晶硅太阳能电池组件的直接制造成本约0.5 美元/瓦，多晶硅太阳能电池组件成本已降至0.48 美元/瓦以下。 同样条件下，美国平均每瓦组件的制造成本为0.68 ～0.70 美元，受制造成本影响，目前全球光伏产业也逐渐向少数国家和地区集中，中国大陆、台湾地区、马来西亚、美国是当今全球排在前四位的主要光伏制造产业集中地。预计未来3～5 年，中国晶体硅太阳能电池成本将下降至每瓦0.4 美元左右（2.5 元）。 光伏发电系统单位建设成本持续下降已建地面光伏电站初始投资的大小占光伏电站总成本的大部分，土地费用等占整
我国风电电价构成及变动分析 一、概念界定 目前，对于风电电价的分析经常会提到两个常用的概念，一是目标电价，二是基准电价。因此，在进行风电电价分析之前有必要首先对这两个概念进行界定。 (一)目标电价 目标电价的基本含义是指当风电厂在一系列政策和措施的作用下，其上网电价达到或相当于新建火电平均上网电价时的电价，即称之为风力发电的目标电价。目标电价并不是价格分类上的一个类别，而仅仅是为了适应研究分析而设定的一个虚拟价格。它的高低主要取决于火电电价的水平的变动，因此，时期不同，目标电价也不同。另外，目标电价还存在地区上的差异，因此，地区不同，上网电价亦不同。 目标电价的确定实际上就是确定全国火电平均电价。一般来说，选择目前全国最常见的主力机型之进行计算，使结果具有较大的代表性。 国家计委能源研究所在2002进行的《中国风力发电经济激励政策》研究中选择无脱硫设施的燃煤机组为比较对象，并将其上网电价设定在0.35元 /kWh。
这就是说，如果风力发电上网电价能降低到0.35元/kWh，即意味着风力发电达到了可以同常规火力发电相竞争的水平。这一电价，即为风力发电的目标电价。 (二)基准电价 基准电价是指在不考虑任何优惠政策、完全按照商业化方式运行条件下的上网电价。要正确确定基准电价，首先需要设计一个既能反映现实情况、又能代表未来发展方向的方案，以便为进一步的计算分析和比较提供科学的基础。在研究中首先确定基准方案及其参数，在这个过程中要考虑机组的大型化和风电场的大型化的趋势。 国家计委能源研究所在2002进行的《中国风力发电经济激励政策》研究中假定风电场规模为100MW，选用167台单机容量为600KW的风力发电机组进行测算，结果是：发电成本0.32元/kWh(20年平均)，平均含税电价0.642元/kWh(20年)，平均不含税电价0.548元 /kWh(20 年)。 二、风电电价的构成和影响因素 (一)风电电价的构成 中国现行的财务核算体制下，风电电价由以下部分构成：
小型风力发电机介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套
我国风力发电的发展现状我国是世界上风力资源占有率最高的国家，也是世界上最早利用风能的国家之一，据资料统计，我国10m 高度层风能资源总量为3226 GW，其中陆上可开采风能总量为253 GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源近1000 GW。如果风力资源开发率达到60%，仅风能发电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。 我国利用风力发电起步较晚，和世界上风能发电发达国家如德国、美国、西班牙等国相比还有很大差距，风力发电是20 世纪80 年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1 kW、10 kW、55 kW、220 kW 等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风力发电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW 级风电场。截止2007 年底，我国风机装机容量已达到6.05 GW，年发电量占全国发电量的0.8%左右，比2000 年风电发电量增加了近10 倍，我国的风力发电量已跃居世界第5 位。 1.1 小型风电机组的发展 目前，我国小型风力发电机组技术已相当成熟，建设速度也较快，特别是5 kW 以下风力发电机组的制造技术成熟，已大量使用，并达到批量生产的要求。100、200、300、500 W 及1 kW、2 kW、5 kW 的小型风力发电机，年生产能力可达到5 万台以上。 1.2 大型风电机组的发展
我国大型风电机组的开发研制工作也正在加快。我国大型风电机组基本上依赖进口，通过多年来的开发研制，如今，大型风电机组的主要部件已基本实现国产化，其成本比进口机组低20%～30%，国产化是我国大型风电机组发展的必然趋势。我国的大型风电机组从建设之初的山东荣成第一个风力发电场开始，到后来的广东南澳4 台250kW 机组、辽宁营口安装660 kW 风电机组、黑龙江富锦单机960 kW 机组，再到即将在山西、山东、江苏等地安装的大型机组，我国已建成一大批大型风力发电场，使我国风力发电迈上了一个新台阶。 我国风能资源虽然蕴藏丰富，但由于经济实力和技术力量还远不及发达国家，故我国的风力发电普及率还很低。在我国，还有一些无电村，其中部分地区风能资源丰富，应开发利用风力发电。 2国外风力发电的发展状况 风能的开发利用在国外发达国家已相当普及，尤其在德国、荷兰、西班牙、丹麦等西欧国家，风力发电在电网中占相当比重。20 世纪70 年代发生了世界性的能源危机，欧美国家政府加大补贴投入，鼓励开展风力发电事业。1973 年联邦德国风能资源投入30 万美元，到1980 年投资就增至6800 万美元；美国20 世纪80 年代初期安装了1700 多台风电机组，总装机容量达到3 MW；1979 年丹麦能源部决定给风轮机设备厂投入补贴，政府拨款建立小型风轮机试验中心，承担发风轮机许可证任务。到20 世纪80 年代末，全球共有大型风轮机近2 万台，总装机容量2 GW。国际市场风力发电成本不断降低，有些条件较好的风力发电场，机组发电成本仅为8 美分/kWh，风场运行维修费为1.5 美分/kWh。从当前世界风力发电情况来看，无论从风机容量投资、
电机轴电流的分析 电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与 转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电
２０１８年风电行业深度研究报告
核心观点 ?风电需求影响因素及分析框架：风电行业的需求主要受到投资内部收益率 的驱动，而装机容量、上网电价、利用小时数、度电成本及财务压力是影响内部收益率水平的核心边际条件。行业需求需要经过核准、招标和吊装，才能转化为中游制造企业的订单，因此结合总量的视野和边际的变化能够分析出风电行业终端需求的变化趋势，从而根据供需格局分析盈利能力进一步判断投资机会。 ?边际因素变化对需求波动影响：行业从发展初期到成熟期，各影响因素在 周期中呈现出阶段性切换的特征。通过复盘风电装机周期的波动，我们认为：1）风电上网标杆电价下调前一年，通常会面临抢装；2）风电装机增速远高于电网投资及电力需求增速，弃风限电成为制约行业主要发展因素；3）设备制造技术不断升级，2010~2012年风电安全问题将不会再现，同时度电成本不断降低，2020年有望实现平价上网；4）补贴收入回款延迟，对融资能力和偿债能力不足的企业带来较大的现金流压力。 ?需求波动对盈利和股价影响：1）需求周期与盈利的波动呈密切正相关。 2009-2011、2016年行业盈利大幅下滑对应两次装机增速大幅回落，2012~2015年盈利上涨对应期间装机大幅增长；2）从估值角度来看，风电行业估值水平短期受边际变化影响，业绩预期的逐步兑现是行情能够长期的关键，弃风限电成为压制估值重要因素。 ?风电复苏判断依据：1）总量视野下，2017年底核准未建设项目达 114.59GW，2018-2020年新增建设规模分别为28.84GW、26.60GW、 24.31GW，2019年开工即可锁定更高上网电价，2018~2019年大概率抢装 机；2）边际变化下来看，2017年弃风率反转拐点，度电成本处于持续下降通道，企业通过创新金融手段解决财务压力。 ?弃风限电改善驱动及趋势：1）政策重视，弃风限电问题已被提升至重要 高度，我国已出台多项解决弃风限电的政策，从控制增量、增量结构变化、消化存量、增加电力外送通道等多个维度解决弃风问题；2）部分区域移出红色预警意味弃风限电出现明显好转，特高压及装机结构东移有利于进一步优化弃风限电的问题。
光伏成本计算公式 Revised by Hanlin on 10 January 2021
光伏发电成本电价分析的数学模型 史珺 上海普罗新能源有限公司光伏技术研究所 摘要：光伏发电从2005年进入产业化以来，成本不断降低。目前，我国国家发改委制定了1元/度的光伏发电的上网标杆电价。但许多投资者对于光伏发电的成本却感到难以分析，而不敢贸然投资。本文给出了光伏发电成本的数学分析模型，讨论了影响光伏成本电价的因素，如装机成本、日照时间、贷款状况、预期的投资回收期、以及运营费用等。并根据该模型对现阶段光伏发电的投资效益进行了一个投资分析。计算结果表明，在我国西北地区，按照1元/度的上网电价，目前投资光伏电站的投资回收期为10年。 关键词：光伏发电；成本；投资效益；数学模型 中图分类号：TK51 文献标识码：A ...... (前略） 光伏发电的成本，也就是每度电多少钱，不能简单地根据装机成本分析，它与如下五大因素有关： 1）装机成本、2）日照条件（年满负荷发电时间）、3）贷款状况（贷款利息和贷款在总投资的比例）、4）投资回收期（折旧年限）、5）运营维护费用。由于这五大因素每个因素都有其独立的变化性，相互的影响也十分明显。例如，同样的
装机成本放在不同的地域、或者同样地域、同样的装机成本、但投资采用了不同的贷款比例，或者采用不同的折旧年限，等等，都会带来截然不同的光伏发电成本价格。 为了进行准确的光伏发电成本的测算，需要对于光伏发电的成本进行详细而科学的分析，这里，给出了一个光伏发电的成本电价的数学分析模型。 1发电成本构成 装机成本C ivs 装机成本就是一个光伏电站的总投入，它也是光伏电站公司的财务报表上的固定资产。由如下式构成： C ivs = C pan +C str +C asb +C cab + C bas + C trc + C pom + C inv + C dis + C trf +C acc +C con +C mon +C eng +C man +C land （1） 其中，C pan 为光伏组件成本；C str 为组件支架成本，C asb 为安装费，C cab 为电缆成 本，C bas 为支架基础成本，C trc 为追踪系统成本，C pom 为功率优化系统成本，C inv 为逆 变器成本，C dis 为高低压配电系统成本，C trf 为变压器成本，C acc 为外线接入费用， C con 为土建（基础、配电房、中控室、宿舍、道路）成本，C mon 为电站监控系统成 本， C eng 为施工与安装费用，C man 为施工管理费，C land 为土地购置费用。式（1）所 计算出的C ivs 为装机成本，它实际上就是电站的总投入，也是电站的固定资产。 运营管理成本（C op ）
风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施 摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。 关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案 Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution 一、研究背景 xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。 二、研究目的
风力发电研究现状及发展趋势 摘要：本文首先针对风力发电与其他能源的优势进行对比；接着阐述我国风力发电产业的研究现状；再对我国未来风力发电发展趋势进行了分析。关键词：风力发电；可再生能源；现状；趋势 The Status and Development Trend of Chinese Wind Power Abstract: The wind power generation and the Other forms of energy are compared; The status of w ind power in China are introduced; Our future wind power status are analyzed. Key words: wind power; renewable energy; present situation;status 引言 风能是由地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同从而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。 随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，世界上越来越多的国家也认识到，一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会的需要，而又不危及子孙后代前途的社会[1] 。节约能源，提高能源利用效率，尽可能多地利用洁净能源替代高含碳量的矿物燃料，已成为世界利用能源的主题。近年来，人们已经逐渐认识到风力发电在减轻环境污染、调整电网中的能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，无论从调整电网结构，还是从商业化方面都促使人们开始重视发展风力发电[2]。 1风力发电与其他能源相比较有以下几方面的优势 1.1全球拥有丰富的风能资源 风的产生式由于地球表面上的大气受到太阳辐射引起部分空气的流动，是太阳能的一种转化形式，风能是地球与生俱来的资源。世界拥有巨大的风能资源。据估计，世界风能资源高达每53万亿千瓦时，预计到 2020年全球电力需求会上升至年25578万亿千瓦时, 也就是说全球风能资源是世界预期电力需求的2倍[3]。 1.2风能是可再生的清洁能源 风能是不需要开采、运输、不产生任何污染的清洁可再生能源。而且1台单机容量1000千瓦的风机与同容量火电装机相比，每年可减排二氧化碳2000吨、二氧化硫10吨、二氧化氮6吨。仅2007年, 全球940亿瓦风机容量就将减少 二氧化碳排放12200万吨，相当于20个大型燃煤发电站的排放量[4] 。 1.3风机建造周期短、运行和维护成本低 风力发电和其他发电方式相比，建设周期一般很短(1台风机的安装时间不超过3个月)，1个50万千瓦级的风力发电厂建设期不到1年，而且安装1台投入运行1台，装机规模灵活。目前风电厂造价为 8000-9000元/千瓦，其中，机组(设备)占75%，基础设施占20%，其他为5%；风能利用小时数在2700-3200小时/年，其风电成本约0.45-0.6元/千瓦时。风电机组的设计寿命一般为20-25年，其运行和维护费用一般相当于风电机组成本的 3%-5%[5]。 1.4风力发电占地少，现场所需人员少 风力发电相关建筑仅占风力发电场约7%的土地，其余场地仍可供其他产业使用；可以灵活地建设在山丘、海边、荒漠等地[6]。风电厂建成后，现场几乎不需要运行人员，可进行远程控制操作。 2 中国风电发展的现状 2.1中国风力资源分布情况 我国风能资源比较丰富。根据全国第2次风能资源普查结果,中国陆地风能离地面10米高度的经济可开发量2.53亿千瓦, 离地面50米估计可能增大一倍。近海资源估计比陆地上大3倍,10米高经济可开发量约7.5亿千瓦,50米高约15亿千瓦[7] 。
电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施 摘要：文章介绍了采用滚动轴承的大中型电动机轴电流产生的原因及其对电动机轴瓦造成的损害，并结合实践经验介绍了轴电流烧伤轴瓦的特征及处理方法。 关键词：轴承烧损；电动机；分析；轴电流；措施 某电厂一台新电机为沈阳电机股份有限公司生产，型号为YKK500－4，额定容量为800 kW，额定电压6 kV，额定转速1 490 r/min，额定电流94 A，F级绝缘，其电机轴承为滚动轴承，安装在某炉的二次风机上。自2002年8月24曰首次投运后，电机驱动端轴承温度出现异常，至9月1曰，温度达到86 ℃ ，电机6个测温点报警，同时驱动端振动增大，用远红外测温装置测量电机本体温度为60 ℃，国产黄油润滑脂大量以液体形式流出。因特殊原因，当时该炉不能停运，故只能采取紧急措施，用轴流风机对电机通风降温，电机驱动端轴承温度有所下降。 1检修及试运情况 2002年9月9曰，停炉后对电机进行解体检查，发现转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承严重过热、变黑，轴承及轴承盒内已无润滑油脂，轴承盒内套磨出0.5 mm左右的沟槽，轴承盒外盖止口磨掉1 mm 左右，轴承盒内分布着大量黑色铁末；同时，轴承内套轨道存在大量麻坑，电机本体内外存有大量溢出的黄油，非驱动端NU228E轴承内套轨道上磨出多道划痕。电机轴承小盖及轴承盒磨损严重。 由于电机有振动现象，轴承小盖及轴承盒磨损也非常严重，当时检修人员认为是转子轴承机械配合不好。检修中更换了转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承，非驱动端NU228轴承；更换了与轴承配套的耐高温润滑脂，重新制作了轴承盒并加装新内套。检查电机通风道未发现问题。检修完毕，电机通电运行30 min后，发现驱动端轴承温度已达86 ℃，决定立即停运。解体后发现轴承内套轨道有大量麻点，已不能使用。 2电机轴承烧损原因分析 从2次损坏的轴承内套看，其轨道上都存在大量麻点。仔细观察，发现这些麻点都是由放电产生。引起放电的原因是电机转子存在较大轴电压，在此电压下电机产生严重的轴电流，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承内套产生麻点。麻点又使轴承与转子间的摩擦阻力加大，轴承温度迅速上升。在电机首次投运后，曾出现轴承温度异常现象，此温度异常与轴电流引起的麻点有关，温度升高造成了轴承盒与轴承外套配合出现问题，引起轴承与轴承外套相对运动并磨损轴承盒外盖和内套；同时也使得轴承温度继续升高，黄油受热熔化溢出。由于磨损严重，电机驱动端轴承出现位移，造成转子驱动端与非驱动端不同心，轴承径向受力不均，致使轴承滚柱与内套磨出划痕。在第一次检修时，由于轴承小盖及轴承盒磨损非常严重，电机振动明显，机械划伤的痕迹掩盖了大部分放电麻点，再加上轴电流在电机轴承上引起的烧损事故较少，从而使检修人员忽略了轴电流的存在。 由于滚动轴承维护方便、运行可靠，因此在中小型电机中得到广泛应用。但随着滚动轴承制造技术的发展，现代中型、大型电机在制造时也多采用滚动轴承。实际上，采用此种轴承的大、中型电机，只要有轴电流存在，滚动轴承的使用寿命就极其短暂。有的运行1～2月，有的运行几d甚至几h便出现轴承温度高、振动或噪音。因此，必须高度重视此类新投入运行的大、中型电机的轴电流。
中国风电发展现状与潜力分析 风能资源作为一种可再生能源取之不尽，中国更是风能大国，据统计中国风能的技术开发量可达3亿千瓦-6亿千瓦，而且中国风能资源分布集中，有利于大规模的开发和利用。 据考察中国的风能资源主要集中在两个带状地区，一条是“三北（东北、华北、西北）地 区丰富带”即西北、华北和东北的草原和戈壁地带；另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”，即东部和东南沿海及岛屿地带。这些地区一般都缺少煤炭等常规能源并且在时间上冬春季风大、降雨量少，夏季风小、降雨量大，而风电正好能够弥补火电的缺陷并与水电的枯水期 和丰水期有较好的互补性。 一、风电发展现状 据统计，从2017年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番，截至2017年底，中国 以约4182.7万千瓦的累积风电装机容量首次超越美国位居世界第一，较 瓦，到2020年可达1.5亿千瓦。 （二）风电投资企业 风电投资企业包括开发商与风电装机制造企业。从风电开发商的分布来看，更向能源投资企业集中，2017年能源投资企业风电装机在已经建成的风电装机中的比例已高达90%， 其中中央能源投资企业的比例超过了80%，五大电力集团超过了50%。其他国有投资商、外资和民企比例的总和还不到10%，地方国有非能源企业、外企和民企大都退出，仅剩下中国风电、天润等少数企业在“苦苦挣扎”，当年新增和累计在全国中的份额也很小。从风 电装机制造企业来看，主要是国内风电整机企业为主，2017年累计和新增的市场份额中，前3名、前5名和前10名的企业的市场占有率，分别达到了55.5%和 发电；由沈阳工业大学研制的3mw风电机组也已经成功下线。此外，中国华锐、金风、 东汽、海装、湘电等企业已开始研制单机容量为5mw的风电机组。中国开始全面迈进多mw级风电机组研制的领域。2017年，国际上公认中国很难建成自主化的海上风电项目，然而，华锐风电科技集团中标的上海东海大桥项目，用完全中国自主的技术和产品，用两 年的时间实现了装机，并于2017年成功投产运营，令世界风电行业震惊。 （四）风电场并网运行管理 目前，风电并网主要存在两大问题：风电异地发电机组技术对电网安全稳定产生影响、风 的波动性使风电场的输出功率的波动性难以对风电场制定和实施准确的发电计划。它们使 得风电发展受到严重影响。对于这种电力上网“不给力”的现况，国家和电网企业都在积极 努力地解决好风电基地电力外送问题，除东北的风电基地全部由东北电网消纳和江苏沿海 等近海和海上风电基地主要是就地消纳之外，其余各大风电基地就近消费一部分电力和电 量之外的电力外送的基本考虑是：河北风电基地和蒙西风电基地近期主要送入华北电网；
小型风力发电机基本常识 1.小型风力发电机一般都由那几部分组成的？ 小型风力发电机部件很多，但一般都是由5部分组成的： 一是风轮，由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。 二是机头，主要是发电机和安装尾翼的支座等，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。 三是尾翼，它一般装于机头之后，是用来保证在风向变化时，使风轮正对风向，现在也有不带尾翼的垂直轴发电机。 四是塔架，是支撑机头的构架，它把风力发电机架设在不受周围障碍物影响的空中。 五是控制系统，是用来控制发电机的输入输出和发电机工作状态的。 2.如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机？ 如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机，其中是大有学问。首先，要看生产风力发电机的厂家。目前国内许多所谓的风力发电机生产厂家只是采购一些部件进行简单的组装，各部件之间根本不配套，故发电效率相对较小，故障也比较多，缺乏必要的科研能力，产品很难更新换代，还有一些厂家为了追求高利润.不惜偷工减料.其生产的发电机很难达到其标定的功率.更有一些产品经销商偷梁换柱.所以消费者在先购风力发电机时,一定要找正规的生产厂家.一般有能力有规模的生产厂家其产品大都配套齐全.其有较强的研发能力，其产品质量也都符合国家标准。
特别要查对电机的参数：（最好是拿几个厂家的对比就会很明显） 主要技术参数包括：起动风速，额定风速，额定电压，最大功率，额定功率，额定转速等。 其次用户要根据自已的使用要求和风力条件。选择相对应的风力发电机.比如在内地,由于风较小,更应选择一些功率小的发电机,因为他更容易被小风量带动而发电,特续不断的风,会比一时狂风更能供给较大的能量,而大功率的发电机.在小风的环境下动很难高效率的发电，甚至根本就无法发.这样,如果用户用电量大.可以选购几台小功率的发电机并联使用.其效果较购一台大功率的发电机效果好得多或者使用太阳板构成风光互补供电系统效果更稳定。同时,用户在选购风力发电机时还要注意以下几点：查看装箱单，数数配件是否齐全；用手转动一下各个转动部分,看是否转动灵活。 3.发电机的具体安装地点？ 小型风力发电机安装场址的选择非常重要。性能很高的风力发电机，假如没有风，它也不会工作，而性能稍差一些的风力发电机，如果安装场址选择得好，也会使它充分发挥作用。关于小型风力发电机的选址条件包含着非常复杂的因素，原则上，在一年之中极强风及紊流少的地点应算最好，但有时很难选出这样的地点。 一般本着这样的原则： 第一风能丰富，年平均风速越大越好，其大体上数字是：年平均风速3m／s以上，3-20m／s有效风速累计时效3000h以上，全年3一20m ／s平均有效风能密度100W／m2以上。只要能满足这个条件，小型
光伏发电系统度电成本的变化趋势研究 发表时间：2016-12-09T16:04:27.367Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：杜鸿润赵彩昆 [导读] 我国光伏发电的快速发展、装机规模的不断扩大，带动了光伏行业的技术进步和材料价格下降。 （内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司内蒙古呼和浩特 010000） 摘要：我国光伏发电的快速发展、装机规模的不断扩大，带动了光伏行业的技术进步和材料价格下降，也带来了光伏装机和发电成本的下降，下文探讨光伏发电系统度电成本的变化趋势。 关键词：光伏发电系统度电成本趋势 近年来，特别是“十二五”期间，我国光伏发电发展取得了可喜的成绩，光伏装机规模和发电量均快速增长，至2015年底，我国光伏发电累计装机容量达到4318万千瓦（其中地面光伏电站为3712万千瓦，分布式光伏为606万千瓦），并网容量4158万千瓦，年发电量383亿千瓦时，约占全球光伏装机的1/5，并超过德国（光伏装机容量为3960万千瓦）成为世界光伏装机第一大国。预计2020年我国光伏装机容量将达到1.2～1.5亿千瓦，2030年光伏装机将达4～5亿千瓦，以满足我国2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%、2030年比重达到20%的能源发展目标。 一、光伏电池组件效率持续提升、成本不断下降 太阳能光伏发电系统的核心是太阳能电池，又称光伏电池。近年来，中国太阳能电池与组件规模迅速扩大的同时，产业化太阳能电池与组件效率也大幅提升，太阳能电池每年绝对效率平均提升0.3%左右。2014年，高效多晶太阳能电池产业化平均效率达17.5%以上，2014年底最高测试值已达20.76%；单晶太阳能电池产业效率达19%以上，效率已达到或超过国际平均水平。2015年底，我国多晶及单晶太阳能电池产业化平均效率分别达到18.3%和19.5%。 伴随着太阳能电池效率持续提升，太阳能电池组件成本也在大幅下降。2007年我国太阳能电池组件价格为每瓦约4.8美元（36元），2010年底我国太阳能电池的平均成本为每瓦1.2～1.4美元，2014年底每瓦降至0.62美元（3.8元）以下，7年时间成本下降到了原来的1/10（见下图），光伏组件成本已在2010～2013年间大幅下降。2015年，我国晶硅组件平均价格为0.568美元/瓦，光伏制造商单晶硅太阳能电池组件的直接制造成本约0.5美元/瓦，多晶硅太阳能电池组件成本已降至0.48美元/瓦以下。 二、光伏发电系统单位建设成本持续下降 已建地面光伏电站初始投资的大小占光伏电站总成本的大部分，土地费用等占整体建设及运行维护的成本一般不大，暂不考虑其影响。光伏电站初始投资大致可分为光伏组件、并网逆变器、配电设备及电缆、电站建设安装等成本，其中光伏组件投资成本占初始投资的50%～60%。因此，光伏电池组件效率的提升、制造工艺的进步以及原材料价格下降等因素都会导致未来光伏发电成本的下降。有关测算表明，光伏组件效率提升1%，约相当于光伏发电系统价格下降17%。伴随着太阳能电池效率的持续提升和组件成本的大幅下降，再加上“十二五”期间光伏发电装机快速增加产生的规模化效应和光伏发电产业链的逐渐完善等因素，不仅光伏组件价格下降，逆变器价格也大幅下滑，因此，近年我国光伏电站单位千瓦投资也在不断下降。 地面光伏电站度电成本主要受寿命期内光伏发电总成本和总发电量的影响。在未考虑光伏电力输送成本及其他电网服务成本的前提下，根据已建典型项目，测算2015年并网光伏度电成本平均水平为0.7元/千瓦时（含税）。分布式光伏发电的建设成本与地面电站的建设成本构成相近，初始投资亦占分布式光伏电站总成本的一大部分，只在建设地点、装机规模和发电用途上会有差别。分布式光伏电站建设成本与地面光伏电站成本的变化趋势相同，近年来呈下降趋势。但由于分布式光伏电站土地费用占整体建设及运行维护的成本比地面电站稍高，且由于分布式光伏发电的建设选址特殊，占用场地的属性以及后期设备运维方式等问题需具体协调解决，给分布式光伏发电的发展带来了不确定性。因此，分布式光伏发电的建设成本略高于地面光伏电站建设成本。2015年，根据典型项目测算的我国分布式光伏发电建设成本约为8000～9000元/千瓦，度电成本约为0.8元/千瓦时（含税）。 三、未来光伏发电建设成本变化趋势分析 根据目前发展趋势，业内预计到2020年，中国晶体硅太阳能光伏组件价格将下降至每瓦0.4美元左右（仍低于IEA预测的国际平均价格水平），2020年之后到2030年，光伏组件的售出价格下降幅度可能低于组件成本下降幅度。尽管如此，由于光伏发电技术的发展进步，高效电池或其他新型电池的研发和普及，带来转换效率的提升和使用寿命的延长，将会导致太阳能光伏发电成本的进一步下降。届时，太阳能光伏组件的成本占电站总成本的比例也将显著下降，同时，投资贷款利率在“十三五”期间也可能处于下行通道中。 对于分布式光伏，综合以上有利因素，在未考虑电力输送成本及其他电网服务成本的前提下，保守估计2020年分布式光伏发电单位造价水平在7500～8000元/千瓦，2030年单位造价水平在4000～5000元/千瓦，仍略高于地面光伏电站。伴随着组件效率的不断提高，逆变器及组件价格的持续降低趋势，以及未来发展模式创新、规模效应等，分布式光伏发电系统总造价在上述预测基础上仍存在下降空间。四、光伏发电上网电价及未来走势分析 近年来我国光伏发电发展取得的巨大成绩也主要得益于国家和地区对于太阳能发电的大力支持和补贴政策。国家将根据光伏发电发展规模、发电成本变化情况等因素，逐步调减光伏电站标杆上网电价和分布式光伏发电电价补贴标准。随之，除国家补贴外，各省、市（区、县）为鼓励光伏发电行业的发展，也纷纷对区域内的光伏发电项目出台政策扶持，但政策期限一般截至2015年，目前光伏投资企业还在期待各省能继续出台光伏发展扶持政策。以2016年为开端，中国光伏发电补贴正式进入了下降通道，未来度电补贴可能会逐渐减少。分析原因，第一，我国光伏发电已具备一定的竞争力。第二，为实现低碳减排目标，可再生能源发展的力度会持续不衰，至2020年光伏装机规模可能达到1.5亿千瓦。随着光伏发电装机规模的日益增加，补贴额度也在不断提高，而长期的高额补贴难以维持，补贴缺口会逐渐增加。第三，补贴作为一种支持和促进政策，在产业发展初期是十分有利和必要的，但若长期过分依赖财政补贴，则不利于行业技术和管理各方面的进步。因此，为降低成本，减轻财政负担，促进光伏技术进步，提高光伏发电市场竞争力，保持中国光伏行业的持续和健康发展，光伏发电必然要逐渐脱离补贴，走进电力竞争市场。 总而言之，近年来，我国光伏发电产业发展迅速，光伏电池组件效率持续提升，材料成本不断下降，地面光伏电站和分布式光伏系统