論光伏組件安裝角度對電站投資收益的影響

高丹 國電南京自動化股份有限公司

光伏電站的投資收益主要考慮三個方面：建設(shè)成本、運(yùn)維成本、電量收入，建設(shè)成本包含設(shè)備及安裝工程、土建工程以及工程建設(shè)其他費(fèi)用；運(yùn)維成本主要包含人員工資、維修費(fèi)、攤銷費(fèi)、保險費(fèi)、材料費(fèi)、運(yùn)維其他費(fèi)用等等；而影響發(fā)電量的因素同樣有很多，主要有組件安裝角度、灰塵污染、陰影遮擋等等。這其中組件的安裝角度對建設(shè)成本及電站的發(fā)電量均有影響，因此本文主要討論安裝角度對光伏電站的投資影響。

光伏組件的安裝角度包括兩個角度：傾角與方位角。傾角：光伏方針與水平地面之間的夾角；方位角：光伏組件的垂直面與正南方向的夾角。傾角與方位角的變化都會一定程度的影響著發(fā)電量，而傾角的變化還會對建設(shè)成本造成一定的影響。

一、方位角影響

光伏電站中方位角是太陽能電池方陣實(shí)際朝向（即組件垂直面）與正南方向之間的夾角，在同一傾斜角度下，不同的方位角光伏組件平面所接受的輻射量不同，接受光照時間最長的為最佳方位角。

在現(xiàn)今的光伏電站設(shè)計中，大部分的電站組件的方位角均朝向正南方向，以此接收最長的太陽光照時間，而隨著山地光伏的大量出現(xiàn)，山體的復(fù)雜性，以及屋頂分布式光伏的大規(guī)模發(fā)展等等都促使著組件的方位角需依據(jù)具體情況而做出改變。

對比組件方位角主要考慮發(fā)電量對電站的投資影響，以江蘇地區(qū)某10MW光伏電站為例，利用PVSYST模擬方位角從-90°～+90°變化時，輻射量所產(chǎn)生的變化。

由以圖1可以看出：

1.方位角朝正南方向時輻射量最大；

2.方位角朝東或朝西對輻射量的影響相同；

3.輻射量的變化呈拋物線曲線，即方位角逐漸增大時，輻射量的損失速度逐漸加快；

4.對于分布式光伏及山地光伏，在輻射量損失不大的情況下可考慮一定程度的方位角變化。

圖1 不同方位角對應(yīng)的輻射量曲線圖

二、傾角影響

傾角簡而言之是光伏組件與水平面直接的傾角，不同的傾角光伏組件接收的輻射量不同，接受到最大輻射量的傾角稱之為最佳傾角。光伏電站設(shè)計時一般考慮按最佳傾角設(shè)計以此獲得最大發(fā)電量，但傾角的變化極大程度的影響著電站的建設(shè)成本及后期運(yùn)維的發(fā)電量收入。隨著平價光伏時代的來臨及各個地區(qū)不同的上網(wǎng)電價計算方式，如何選擇最優(yōu)傾角成為光伏電站設(shè)計的重中之重。

光伏電站的傾角影響著電站建設(shè)的支架、電纜、土地成本及發(fā)電量收入，下面以新疆地區(qū)為例，簡述傾角變化時其建設(shè)成本及電量的變化趨勢。

新疆鄯善地區(qū)最佳傾角為38°，但經(jīng)過土地利用面積、光伏支架前后排間距、上網(wǎng)電量等方面的綜合評估計算出最佳經(jīng)濟(jì)性傾角為26°。靜態(tài)投資減少主要包括土地租金稅金、電纜、支架、圍欄、道路等。26°傾角相對于38°傾角輻射量減少約2.08%。

從表1可以看出傾角由38°減小到26°，雖然損失了一定量的發(fā)電量，但是由于減少了土地面積的使用，靜態(tài)投資相應(yīng)減少；同時依據(jù)新疆地區(qū)保障小時數(shù)的上網(wǎng)電價計價方式，上網(wǎng)電價變高，最終計算結(jié)果顯示項(xiàng)目的整體收益率采用26°傾角方案稍優(yōu)。同時，傾角變化雖然導(dǎo)致項(xiàng)目20年總發(fā)電量減少，但是可相應(yīng)減少土地使用稅的繳納，使得項(xiàng)目度電成本有所降低。

從以上分析可看出，獲得最大輻射量的傾角不一定是項(xiàng)目的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)角度，由于現(xiàn)在地面電站大多受制于土地面積大小及租金高低，且國家發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》有關(guān)事項(xiàng)的補(bǔ)充通知，財建〔2020〕426號文件，光伏電站的新能源補(bǔ)貼需以合理利用小時為準(zhǔn)，并不是傳統(tǒng)意義上的發(fā)電越多越好。故光伏電站的傾角在針對不同項(xiàng)目而言需擇優(yōu)選擇傾角的大小，以獲取最大收益。

表1 不同傾角方案對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性對比

三、結(jié)論

1.光伏電站的方位角以正南方向?yàn)樽顑?yōu)，在山地及屋面等朝向不一的環(huán)境，可適當(dāng)改變方位角。

2.光伏電站的傾角需結(jié)合電站的外部條件進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才可確定。