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      企業(yè)動態(tài)

      碳交易市場:光伏匯流箱的減排效益量化測算方法

      2025-07-20

      在全球 “雙碳” 目標(biāo)推動下,碳交易市場已成為激勵新能源發(fā)展的重要機制。光伏電站通過替代燃煤發(fā)電實現(xiàn)二氧化碳減排,其減排量可在碳市場交易(當(dāng)前國內(nèi)碳價約 60 元 / 噸 CO?),為項目帶來額外收益。作為光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,直流匯流箱雖不直接產(chǎn)生減排,但通過提升系統(tǒng)發(fā)電效率、降低能耗間接影響減排量 —— 匯流箱的匯流效率每提升 1%,可使光伏電站年減排量增加約 0.5%。本文將系統(tǒng)解析碳交易市場規(guī)則下,光伏匯流箱減排效益的量化邏輯、測算方法及價值轉(zhuǎn)化路徑,為項目參與碳交易提供實操指南。
      一、碳交易市場的減排量核算基礎(chǔ)
      碳交易市場對光伏項目的減排量核算遵循 “基準(zhǔn)線 - 項目排放量” 的差值法,即減排量 = 基準(zhǔn)線排放量 - 項目排放量。其中,光伏匯流箱的作用體現(xiàn)在通過減少系統(tǒng)損耗間接降低 “項目排放量”(近乎為 0),同時提升發(fā)電量以增加對 “基準(zhǔn)線排放量” 的替代量。
      1. 基準(zhǔn)線排放量:替代火電的碳排放
      基準(zhǔn)線排放量是指在沒有該光伏項目時,電網(wǎng)通過常規(guī)電源(主要為燃煤電廠)供電所產(chǎn)生的碳排放量,計算公式為:
      基準(zhǔn)線排放量(tCO?)= 光伏上網(wǎng)電量(kWh)× 區(qū)域電網(wǎng)排放因子(tCO?/kWh)
      • 光伏上網(wǎng)電量:匯流箱所在光伏系統(tǒng)的年上網(wǎng)電量(kWh),受匯流效率直接影響;

      • 區(qū)域電網(wǎng)排放因子:由國家主管部門發(fā)布(如 2023 年全國電網(wǎng)平均排放因子為 0.581tCO?/MWh,即 0.000581tCO?/kWh),代表每度電的平均碳排放強度。

      2. 項目排放量:光伏系統(tǒng)自身能耗的碳排放
      光伏項目自身運營會產(chǎn)生少量碳排放(如設(shè)備耗電、維護運輸),其中匯流箱的能耗主要來自智能模塊(如通信、傳感器,功率約 5W / 臺),計算公式為:
      項目排放量(tCO?)= 匯流箱年耗電量(kWh)× 區(qū)域電網(wǎng)排放因子(tCO?/kWh)
      • 匯流箱年耗電量 = 單臺功率(kW)× 年運行小時數(shù)(8760h)× 臺數(shù)

      例:10MW 光伏電站含 50 臺匯流箱,總耗電量 = 50×0.005kW×8760h=2190kWh,對應(yīng)碳排放 = 2190×0.000581≈1.27tCO?。
      3. 匯流箱對減排量的影響路徑
      匯流箱通過兩大路徑影響減排量:
      • 提升發(fā)電效率:降低匯流損耗(如從 2% 降至 1%),增加上網(wǎng)電量,從而增加基準(zhǔn)線排放量的替代量;

      • 降低自身能耗:采用低功耗設(shè)計(如智能模塊功率從 5W 降至 3W),減少項目排放量。

      二、匯流箱減排效益的量化測算方法
      光伏匯流箱的減排效益需從 “直接減排”(因發(fā)電效率提升增加的減排量)和 “間接減排”(因自身能耗降低減少的碳排放)兩方面量化,核心是建立 “匯流效率 - 發(fā)電量 - 減排量” 的關(guān)聯(lián)模型。
      1. 直接減排效益:基于匯流效率提升的測算
      匯流箱的匯流效率(η)= 輸出電量 / 輸入電量 ×100%,其損耗主要來自線路電阻(I2R)和接觸電阻。效率提升帶來的減排量測算步驟如下:
      (1)計算效率提升帶來的發(fā)電量增量
      ΔE(kWh / 年)= 光伏系統(tǒng)理論發(fā)電量(kWh)×(Δη/100)
      • 光伏系統(tǒng)理論發(fā)電量 = 組件總功率(kW)× 年利用小時數(shù)(h)× 系統(tǒng)綜合效率(不含匯流損耗,約 80%)

      例:10MW 光伏電站(10,000kW),年利用小時數(shù) 1200h,理論發(fā)電量 = 10,000×1200×80%=9,600,000kWh;
      • 若匯流箱效率從 98% 提升至 99%(Δη=1%),則 ΔE=9,600,000×1%=96,000kWh / 年。

      (2)將發(fā)電量增量轉(zhuǎn)化為減排量
      ΔCO?(tCO?/ 年)= ΔE(kWh)× 區(qū)域電網(wǎng)排放因子(tCO?/kWh)
      沿用上述案例,采用全國平均排放因子 0.000581tCO?/kWh:
      ΔCO?=96,000×0.000581≈55.78tCO?/ 年。
      2. 間接減排效益:基于自身能耗降低的測算
      匯流箱(尤其是智能匯流箱)的待機功耗和運行功耗可通過優(yōu)化設(shè)計降低,其減排量測算公式為:
      ΔCO?'(tCO?/ 年)=(P?-P?)× 臺數(shù) × 8760h × 10?3 × 排放因子
      • P?:傳統(tǒng)匯流箱功率(如 5W / 臺);

      • P?:高效匯流箱功率(如 3W / 臺);

      例:50 臺匯流箱,功率從 5W 降至 3W,年節(jié)電 = 50×(5-3)×8760×10?3=876kWh,對應(yīng)減排 = 876×0.000581≈0.51tCO?/ 年。
      3. 總減排效益與碳價值計算
      總減排量 = 直接減排量 + 間接減排量
      碳交易價值 = 總減排量 × 碳價(元 /tCO?)
      沿用上述案例:
      總減排量 = 55.78+0.51≈56.29tCO?/ 年
      按碳價 60 元 /tCO?計算,年碳收益 = 56.29×60≈3377 元。
      三、關(guān)鍵參數(shù)的確定與優(yōu)化
      匯流箱減排效益測算的準(zhǔn)確性依賴于關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)取值,需結(jié)合項目實際與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定:
      1. 匯流效率的測量與驗證
      • 測試方法:在匯流箱輸入側(cè)(組件串)和輸出側(cè)(至逆變器)分別安裝高精度電能表(精度 0.5 級),連續(xù)運行 1 個月,計算效率平均值;

      • 效率基準(zhǔn):傳統(tǒng)匯流箱效率約 97%-98%,高效匯流箱(低電阻銅排 + 優(yōu)化接線)可達 99% 以上;

      • 影響因素:溫度每升高 10℃,匯流箱電阻增加 4%,效率下降約 0.1%,需在測算中考慮(如高溫地區(qū)按夏季效率修正)。

      2. 區(qū)域電網(wǎng)排放因子的選擇
      • 采用國家發(fā)改委發(fā)布的《省級溫室氣體清單編制指南》中的區(qū)域電網(wǎng)排放因子(如 2022 年華北電網(wǎng)為 0.623tCO?/MWh,華東為 0.537tCO?/MWh);

      • 若項目參與碳交易(如 CDM),需采用聯(lián)合國清潔發(fā)展機制(CDM)認可的排放因子(通常更嚴(yán)格)。

      3. 匯流箱壽命周期的減排累計
      匯流箱設(shè)計壽命為 10 年,需計算全生命周期減排量:
      累計減排量 = 年減排量 ×10 年 ×(1 - 貼現(xiàn)率)
      (貼現(xiàn)率按碳市場慣例取 2%,10 年累計系數(shù)約 9.14)
      例:年減排 56.29tCO?,10 年累計 = 56.29×9.14≈514tCO?,總碳價值≈514×60≈30,840 元。
      四、碳交易市場的申報與核查要求
      光伏項目的減排量需通過第三方核查并在碳市場登記后才可交易,匯流箱的相關(guān)數(shù)據(jù)需滿足以下要求:
      1. 數(shù)據(jù)記錄與追溯
      • 匯流箱需配備智能監(jiān)測功能,記錄每小時的輸入 / 輸出電量、自身功耗、溫度等數(shù)據(jù)(保存至少 5 年);

      • 建立 “匯流箱效率 - 發(fā)電量 - 減排量” 的關(guān)聯(lián)臺賬,每季度由運維單位簽字確認。

      2. 第三方核查要點
      • 核查匯流箱的效率測試報告(需由 CNAS 認證實驗室出具);

      • 驗證發(fā)電量數(shù)據(jù)的一致性(匯流箱記錄 vs 逆變器記錄 vs 電網(wǎng)計量數(shù)據(jù),偏差需≤3%);

      • 檢查匯流箱的運行日志(如維護記錄、故障停機時間),排除因設(shè)備故障導(dǎo)致的減排量虛增。

      3. 減排量的額外性論證
      需證明匯流箱的高效設(shè)計是 “額外投入”(如高效匯流箱比普通產(chǎn)品成本高 10%),且該投入不會被項目的常規(guī)收益覆蓋,符合碳交易對 “額外性” 的要求(否則減排量可能不被認可)。
      五、提升匯流箱減排效益的技術(shù)路徑
      通過技術(shù)優(yōu)化進一步提升匯流箱的減排貢獻,主要方向包括:
      1. 降低匯流損耗
      • 采用高導(dǎo)電率材料(如無氧銅排,導(dǎo)電率 99.95% IACS),減少電阻損耗;

      • 優(yōu)化接線端子設(shè)計(如壓接式代替螺栓式),接觸電阻從 5mΩ 降至 1mΩ,效率提升 0.2%。

      2. 低功耗智能化
      • 智能模塊采用休眠模式(無數(shù)據(jù)傳輸時功耗從 5W 降至 0.5W),年節(jié)電 80%;

      • 采用能量 harvesting 技術(shù)(如利用光伏組件的微弱電流供電),實現(xiàn)匯流箱自身零能耗。

      3. 壽命延長與回收
      • 采用防腐設(shè)計(如 316 不銹鋼柜體),延長匯流箱壽命至 15 年(常規(guī)為 10 年),全周期減排量增加 50%;

      • 建立回收體系(銅排、塑料外殼的回收率≥90%),減少生產(chǎn)階段的碳排放(約占全周期的 10%)。

      結(jié)語
      在碳交易市場機制下,光伏匯流箱的減排效益雖間接但可量化,其核心邏輯是通過提升系統(tǒng)效率增加對火電的替代量。對于 10MW 光伏電站,高效匯流箱全生命周期可貢獻約 500tCO?的減排量,對應(yīng)碳價值 3 萬元以上,雖占項目總收益比例較低(約 1%-2%),但體現(xiàn)了 “每一度電、每一個設(shè)備” 在碳中和中的價值。
      未來,隨著碳價上漲(預(yù)計 2030 年國內(nèi)碳價達 150 元 / 噸)和技術(shù)進步,匯流箱的減排效益將進一步凸顯。企業(yè)需重視匯流箱的能效設(shè)計,規(guī)范數(shù)據(jù)記錄,積參與碳交易,實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的雙贏。


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