探析集中式光伏電站支架經(jīng)濟(jì)性比選型范文

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摘要：傳統(tǒng)火力發(fā)電企業(yè)燃料以不可再生資源為主，隨著近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻，為實(shí)現(xiàn)能源低碳清潔可持續(xù)發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。文章結(jié)合集中式光伏電站發(fā)展需求，對(duì)主流的光伏支架安裝方式進(jìn)行分類(lèi)，以江蘇某地區(qū)集中式光伏電站為例對(duì)常用支架選型方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比對(duì)及研究，確保投資收益最大化。

關(guān)鍵詞：光伏電站；支架類(lèi)型；成本分析

引言

隨著國(guó)內(nèi)光伏新裝機(jī)容量與日俱增，度電補(bǔ)貼的取消，光伏上網(wǎng)電價(jià)“退坡”已成必然之勢(shì)，在此情況下，國(guó)內(nèi)集中式光伏電站建設(shè)還面臨著可用土地越來(lái)越少地價(jià)越來(lái)越貴的難題，為了進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始選擇新的光伏組件安裝方式增加單位面積太陽(yáng)輻射量。光伏支架是用來(lái)將光伏發(fā)電組件和儲(chǔ)存電量的設(shè)備相連接的支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)于光伏電站總投資而言，支架成本的波動(dòng)并不敏感，然而，在集中式光伏電站的整體設(shè)計(jì)中，支架會(huì)影響組件對(duì)太陽(yáng)總輻射量的接收程度從而影響電站總發(fā)電量，支架的選型直接關(guān)乎整個(gè)光伏電站的可行性與經(jīng)濟(jì)效益。

1光伏用支架分類(lèi)

根據(jù)安裝方式不同，目前主流光伏支架可分為固定式和跟蹤式兩種（如表1所示）。固定式支架又可分為最佳傾角式、可調(diào)傾角式以及（斜）屋面平鋪式。跟蹤式支架就是可以通過(guò)機(jī)械裝置使得組件隨著太陽(yáng)的入射角變化而調(diào)整角度，從而獲得更多輻射量，提高光伏陣列單位發(fā)電能力，可細(xì)分為平、斜單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)[1]。

2經(jīng)濟(jì)性比對(duì)與選型研究

在實(shí)際工程中，效益最大化是投資方關(guān)注的主要目標(biāo)，因此，需要綜合考慮不同支架選型帶來(lái)的發(fā)電量差異和投資收益差異，選取最適用安裝方式。

2.1固定式、跟蹤式光伏支架比對(duì)

與固定式相比，跟蹤式支架系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，在發(fā)電量提高的同時(shí)，系統(tǒng)的建設(shè)成本明顯增加，參考以往已投產(chǎn)項(xiàng)目，與固定式相比較，采用單軸跟蹤支架電站建設(shè)需增加約10%預(yù)算，采用斜單軸跟蹤支架需增加約12%預(yù)算，采用雙軸跟蹤支架需增加約20%預(yù)算。而且采用自動(dòng)跟蹤裝置，不可避免將增加項(xiàng)目土地成本，所以更適合于在荒漠區(qū)建設(shè)的大型并網(wǎng)光伏電站。此外，隨著光伏技術(shù)不斷突破，電池組件價(jià)格正不斷降低，跟蹤支架系統(tǒng)帶來(lái)的發(fā)電量收益對(duì)沖成本后優(yōu)勢(shì)不斷縮減，固定式支架所具有的成本低、維護(hù)量少的優(yōu)勢(shì)凸顯[2]。

2.2固定最佳傾角式與固定可調(diào)式支架比對(duì)

相對(duì)于固定傾角安裝方式，傾角可調(diào)式支架安裝方式對(duì)電站成本的影響主要體現(xiàn)在支架成本的增加、土地占用面積的增大和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的增加。2.2.1支架成本比對(duì)，根據(jù)現(xiàn)有光伏市場(chǎng)行情，傾角可調(diào)支架成本相比固定傾角支架高約0.06元/W。以江蘇某地區(qū)容量為40MW光伏電站為例，傾角可調(diào)式支架與最佳傾角固定式支架初始投資需增加約240萬(wàn)元。2.2.2土地成本比對(duì)，光伏組件安裝傾角是影響光伏系統(tǒng)發(fā)電量的重要因素，按照通用設(shè)計(jì)原則，光伏方陣間距需滿足每年當(dāng)中物體在太陽(yáng)下陰影長(zhǎng)度最長(zhǎng)的時(shí)日（冬至）組件之間南北方向無(wú)陰影遮擋的要求，而光伏組件安裝傾角越大，方陣間距也越大，相同裝機(jī)容量所需土地也越多。以江蘇某地區(qū)為例，利用PVsyst計(jì)算軟件，模擬某工程不同角度傾斜面上太陽(yáng)直接輻射量如下（如表2所示）：電池組件傾角為24°時(shí)，全年傾斜面太陽(yáng)直接輻射量最大，即本工程電池組件的支架的最佳固定傾角為24°。通過(guò)PVsyst軟件的陰影遮擋模擬功能進(jìn)行測(cè)算，在方陣布置上，固定支架采用24°時(shí)，光伏陣列前后排的間距為7.5m。而可調(diào)式支架需按照一年中所需調(diào)整最大角度來(lái)設(shè)計(jì)方陣間距。以江蘇某地區(qū)光伏電站為例，若一年按調(diào)整兩次計(jì)算，冬季最佳傾角為39°，組件中心間距設(shè)計(jì)為8.2m，一年調(diào)整4次，則冬季最佳傾角為52°，組件中心間距設(shè)計(jì)為8.7m。由此可見(jiàn)，采用傾角可調(diào)支架安裝，一年調(diào)整2次所需土地成本增加了約10%，一年調(diào)整4次所需土地增加了約16%[3]。按照江蘇某區(qū)域1MW所需土地1hm2、征地費(fèi)用2.33萬(wàn)元/hm2測(cè)算，如采用傾角可調(diào)支架，一年調(diào)整2次所需土地成本增加約2100萬(wàn)元，一年調(diào)整4次所需土地成本增加約3360萬(wàn)元。2.2.3后期運(yùn)維費(fèi)用比對(duì)，傾角可調(diào)支架需要根據(jù)季節(jié)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)節(jié)，人工運(yùn)維成本相應(yīng)增加。40MW光伏電站調(diào)整一次的人工費(fèi)用約花費(fèi)20萬(wàn)元，即每年調(diào)整1次或3次，每年運(yùn)營(yíng)成本增加20萬(wàn)（2檔）或60萬(wàn)元（4檔）[4]。2.2.4收益比對(duì)，該光伏電站項(xiàng)目在固定最佳傾角平均年發(fā)電量約為3200萬(wàn)kW•h，如采用傾角可調(diào)式支架，以每年調(diào)整1次（2檔）為例，預(yù)計(jì)能夠增加發(fā)電量2%左右，即增加發(fā)電量64萬(wàn)kW•h。按江蘇目前0.391元/kW•h上網(wǎng)電價(jià)測(cè)算，首年增收約25萬(wàn)元。

綜上，本項(xiàng)目如采用可調(diào)式支架，首年增加支架成本240萬(wàn)元，增加土地成本2100萬(wàn)元（2檔模式），增加年運(yùn)營(yíng)成本20萬(wàn)（2檔模式），年增加收益25萬(wàn)元。可調(diào)支架在江蘇某地區(qū)該項(xiàng)目上并不具備明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)采用最佳傾角固定式支架確保投資收益最大化。

3結(jié)語(yǔ)

本文介紹了多種常用的光伏電站支架的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，并以江蘇某地區(qū)光伏電站為例，從建造成本、土地成本、后續(xù)運(yùn)營(yíng)成本及最終收益等多個(gè)方面對(duì)固定傾角式支架與可調(diào)節(jié)式支架進(jìn)行了比較，以此作為該光伏電站支架選型依據(jù)，為日后其他光伏電站支架選型提供有價(jià)值的意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳清，趙植城，吳麗華，等.大型地面光伏電站中光伏方陣容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].太陽(yáng)能，2021（3）：51-56.

[2]馬慶虎，張勃，李憲，等.不同安裝傾角對(duì)雙面光伏組件光伏電站發(fā)電量的影響研究[J].太陽(yáng)能，2020（12）：82-84.

[3]董國(guó)飛.山地光伏電站設(shè)計(jì)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)[J].農(nóng)村電氣化，2020（11）：63-64.

[4]閆池，鞠振河.1.2MW光伏電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，16（4）：1-6.

作者：毛文旭 單位：國(guó)能江蘇電力工程技術(shù)有限公司