光伏電站陣列安裝傾角不同對工程土建、電氣工程量等都有一定的影響。當(dāng)光伏電站總裝機(jī)容量不變時，在最佳傾角附近一定角度范圍內(nèi)變化安裝傾角，得出相對應(yīng)的發(fā)電量及土建、電氣工程量均隨安裝傾角的減小而減少的結(jié)論。在光伏電站全壽命周期內(nèi)，對每個傾角的投資總費用與全部發(fā)電收益進(jìn)行計算，并采用差額內(nèi)部收益率法對相鄰傾角的投資差額與收益差額進(jìn)行研究，最后得出了光伏電站的最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角，為工程建設(shè)的最經(jīng)濟(jì)性投資提供參考依據(jù)。

一、安裝傾角對占地的影響

本文以青海省德令哈市某20 MW 光伏發(fā)電工程為例。本項目采用當(dāng)?shù)刈罴褍A角39°固定式安裝，總占地面積為44.7 hm2。在工程建設(shè)總?cè)萘坎蛔兊臈l件下，當(dāng)安裝傾角在0～90°范圍內(nèi)變化時，占地面積隨安裝傾角的增大先逐漸增加，到達(dá)一定角度時幾乎保持不變，之后有一定程度的減小，如圖1 所示。

安裝傾角在最佳傾角附近一定角度范圍內(nèi)變化時，總占地面積的變化幅度隨安裝傾角變化幾近呈線性關(guān)系。增大安裝傾角時總占地面積會增加，進(jìn)而增加占地費用。在當(dāng)前光伏發(fā)電工程用地不斷緊張的趨勢下，增大安裝傾角在實際工程中已變的不可行。因此，應(yīng)通過減少地面積的方法尋求最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角。最佳傾角附近一定角度范圍內(nèi)的變化情況如表1 和圖2 所示。

二、安裝傾角對工程的影響

2.1安裝傾角對發(fā)電量的影響

根據(jù)研究地太陽能資源情況并考慮影響發(fā)電量的其他因素，得出了全壽命周期內(nèi)(25 年) 安裝傾角不同時各發(fā)電年發(fā)電量情況，如表2 所示。在項目全壽命周期內(nèi)，同一發(fā)電年發(fā)電量隨安裝傾角的減小而減少;相同安裝傾角時，發(fā)電量逐年減少，這是由于光伏組件自身逐年衰減的原因。

2.2安裝傾角對工程量的影響 對土建工程量的影響

安裝傾角變化對土建工程量的影響主要包括支架用鋼量及場內(nèi)新建道路總長度。通過軟件建立支架力學(xué)模型，可以看出，支架用鋼量隨安裝傾角的減小而減少，減少幅度幾近成線性等速關(guān)系，如表3 和圖3 所示。

道路總長度隨傾角減小而減少，但減少量與道路總長度相比比例很小，可近似認(rèn)為幾乎無變化，如表4 所示。

對電氣工程量的影響

當(dāng)安裝傾角變化時，影響的電氣工程量包括：接地網(wǎng)材料量、匯流箱至逆變器低壓電纜長度、箱變至升壓站高壓電纜長度、通信電纜長度、電纜溝長度等。隨著安裝傾角降低，各電氣工程量基本呈直線遞減趨勢。對于電氣工程量來說，安裝傾角越小、工程量越小，如表5 和圖4 所示。

三、最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角研究

3.1不同傾角工程量投資

將總占地面積、土建、電氣隨傾角變化的工程量匯總，同時依據(jù)研究地主要材料造價及施工費用等相關(guān)信息，得出了不同傾角時對應(yīng)的工程量投資總額。在各分項工程量投資單價不變的條件下，安裝傾角從最佳傾角開始逐漸減小時，由于工程量的減少，相應(yīng)的投資總額是逐漸減少的，如表6 所示。

3.2最佳經(jīng)濟(jì)傾角研究

差額投資內(nèi)部收益率法又稱“差額投資內(nèi)含報酬率法”，是指在計算出兩個原始投資額不相等的投資項目的差量現(xiàn)金凈流量基礎(chǔ)上計算出差額內(nèi)部報酬率，并據(jù)以判斷這兩個投資孰優(yōu)孰劣的方法。采用此法時，當(dāng)差額內(nèi)含報酬率指標(biāo)大于或等于基準(zhǔn)收益率或設(shè)定貼現(xiàn)率時，原始投資額大的項目較優(yōu);反之，則投資少的項目為優(yōu)。

本文根據(jù)研究地太陽能資源分類的上網(wǎng)電價和各傾角的逐年發(fā)電量，分析項目全壽命周期內(nèi)不同安裝傾角的收益值。計算相鄰安裝傾角投資與收益差額的內(nèi)部收益率，得出工程的最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角。

分析全壽命周期內(nèi)總投資與各發(fā)電年收益情況發(fā)現(xiàn)，傾角越小時、工程量越少，對應(yīng)的建設(shè)期投資總額隨傾角變小逐漸減少;同一安裝傾角時，各發(fā)電年收益由于發(fā)電量的降低而逐年降低，如表7 所示。對相鄰角度做投資與逐年收益的差額計算，如表8 所示。

根據(jù)財務(wù)內(nèi)部收益率計算方法，對每一角度變化進(jìn)行收益率計算[1]，如表9 所示。

從表9 和圖5 可以看出，在最佳傾角附近一定角度范圍內(nèi)變化時，差額內(nèi)部收益率是逐漸增大的。以目前企業(yè)基準(zhǔn)內(nèi)部收益率(10%) 為基準(zhǔn)時，35/34 角度變化所對應(yīng)的差額收益率為10.33%，即當(dāng)安裝傾角由35°降低到34°時，財務(wù)差額內(nèi)部收益率為10.33%，達(dá)到了基準(zhǔn)內(nèi)部收益率的收益要求，且此變化角度也是財務(wù)凈現(xiàn)值由正變?yōu)樨?fù)值的角度范圍。綜合以上分析，當(dāng)采用差額內(nèi)部收益率方法分析時，得出的研究地最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角為34°，比最佳傾角低5°。

四、結(jié)論

1) 在0～90°范圍內(nèi)變化時，總占地面積隨安裝傾角增大先逐漸增加，到達(dá)一定角度后保持不變，之后有一定程度的減小，最佳傾角附近占地面積的變化隨安裝傾角減小幾近為線性關(guān)系;

2) 在項目全壽命周期時間內(nèi)，同一發(fā)電年發(fā)電量、土建支架用鋼量和道路總長度、電氣各工程量均隨安裝傾角的減小而減少;

3) 在各分項工程量投資單價不變的條件下，安裝傾角從最佳傾角開始逐漸減小時，各分項工程量的投資總費用是減少的，各年收益也隨傾角降低而逐年減少;

4) 在最佳傾角附近一定角度變化范圍內(nèi)，差額內(nèi)部收益率是逐漸上升的。以目前企業(yè)內(nèi)部基準(zhǔn)收益率(10%) 為基準(zhǔn)時，35/34 角度變化時所對應(yīng)的數(shù)值為10.33%，達(dá)到了基準(zhǔn)內(nèi)部收益率的收益要求，因此本工程最佳經(jīng)濟(jì)安裝傾角為34°，比最佳傾角39°低5°。

文章來源：太陽能雜志