全寿命周期内光伏发电倾角研究

光伏电站阵列安装倾角不同对工程土建、电气工程量等都有一定的影响。当光伏电站总装机容量不变时，在最佳倾角附近一定角度范围内变化安装倾角，得出相对应的发电量及土建、电气工程量均随安装倾角的减小而减少的结论。在光伏电站全寿命周期内，对每个倾角的投资总费用与全部发电收益进行计算，并采用差额内部收益率法对相邻倾角的投资差额与收益差额进行研究，最后得出了光伏电站的最佳经济安装倾角，为工程建设的最经济性投资提供参考依据。

一

安装倾角对占地的影响

本文以青海省德令哈市某20 MW 光伏发电工程为例。本项目采用当地最佳倾角39°固定式安装，总占地面积为44.7 hm2。在工程建设总容量不变的条件下，当安装倾角在0～90°范围内变化时，占地面积随安装倾角的增大先逐渐增加，到达一定角度时几乎保持不变，之后有一定程度的减小，如图1 所示。

安装倾角在最佳倾角附近一定角度范围内变化时，总占地面积的变化幅度随安装倾角变化几近呈线性关系。增大安装倾角时总占地面积会增加，进而增加占地费用。在当前光伏发电工程用地不断紧张的趋势下，增大安装倾角在实际工程中已变的不可行。因此，应通过减少地面积的方法寻求最佳经济安装倾角。最佳倾角附近一定角度范围内的变化情况如表1 和图2 所示。

二

安装倾角对工程的影响

2.1安装倾角对发电量的影响 根据研究地太阳能资源情况并考虑影响发电量的其他因素，得出了全寿命周期内(25 年) 安装倾角不同时各发电年发电量情况，如表2 所示。在项目全寿命周期内，同一发电年发电量随安装倾角的减小而减少;相同安装倾角时，发电量逐年减少，这是由于光伏组件自身逐年衰减的原因。

2.2安装倾角对工程量的影响 对土建工程量的影响

安装倾角变化对土建工程量的影响主要包括支架用钢量及场内新建道路总长度。通过软件建立支架力学模型，可以看出，支架用钢量随安装倾角的减小而减少，减少幅度几近成线性等速关系，如表3 和图3 所示。

道路总长度随倾角减小而减少，但减少量与道路总长度相比比例很小，可近似认为几乎无变化，如表4 所示。

对电气工程量的影响

当安装倾角变化时，影响的电气工程量包括：接地网材料量、汇流箱至逆变器低压电缆长度、箱变至升压站高压电缆长度、通信电缆长度、电缆沟长度等。随着安装倾角降低，各电气工程量基本呈直线递减趋势。对于电气工程量来说，安装倾角越小、工程量越小，如表5 和图4 所示。

三

最佳经济安装倾角研究

3.1不同倾角工程量投资 将总占地面积、土建、电气随倾角变化的工程量汇总，同时依据研究地主要材料造价及施工费用等相关信息，得出了不同倾角时对应的工程量投资总额。在各分项工程量投资单价不变的条件下，安装倾角从最佳倾角开始逐渐减小时，由于工程量的减少，相应的投资总额是逐渐减少的，如表6 所示。

3.2最佳经济倾角研究 差额投资内部收益率法又称“差额投资内含报酬率法”，是指在计算出两个原始投资额不相等的投资项目的差量现金净流量基础上计算出差额内部报酬率，并据以判断这两个投资孰优孰劣的方法。采用此法时，当差额内含报酬率指标大于或等于基准收益率或设定贴现率时，原始投资额大的项目较优;反之，则投资少的项目为优。

本文根据研究地太阳能资源分类的上网电价和各倾角的逐年发电量，分析项目全寿命周期内不同安装倾角的收益值。计算相邻安装倾角投资与收益差额的内部收益率，得出工程的最佳经济安装倾角。

分析全寿命周期内总投资与各发电年收益情况发现，倾角越小时、工程量越少，对应的建设期投资总额随倾角变小逐渐减少;同一安装倾角时，各发电年收益由于发电量的降低而逐年降低，如表7 所示。对相邻角度做投资与逐年收益的差额计算，如表8 所示。

根据财务内部收益率计算方法，对每一角度变化进行收益率计算[1]，如表9 所示。

从表9 和图5 可以看出，在最佳倾角附近一定角度范围内变化时，差额内部收益率是逐渐增大的。以目前企业基准内部收益率(10%) 为基准时，35/34 角度变化所对应的差额收益率为10.33%，即当安装倾角由35°降低到34°时，财务差额内部收益率为10.33%，达到了基准内部收益率的收益要求，且此变化角度也是财务净现值由正变为负值的角度范围。综合以上分析，当采用差额内部收益率方法分析时，得出的研究地最佳经济安装倾角为34°，比最佳倾角低5°。

四

结论

1) 在0～90°范围内变化时，总占地面积随安装倾角增大先逐渐增加，到达一定角度后保持不变，之后有一定程度的减小，最佳倾角附近占地面积的变化随安装倾角减小几近为线性关系;

2) 在项目全寿命周期时间内，同一发电年发电量、土建支架用钢量和道路总长度、电气各工程量均随安装倾角的减小而减少;

3) 在各分项工程量投资单价不变的条件下，安装倾角从最佳倾角开始逐渐减小时，各分项工程量的投资总费用是减少的，各年收益也随倾角降低而逐年减少;

4) 在最佳倾角附近一定角度变化范围内，差额内部收益率是逐渐上升的。以目前企业内部基准收益率(10%) 为基准时，35/34 角度变化时所对应的数值为10.33%，达到了基准内部收益率的收益要求，因此本工程最佳经济安装倾角为34°，比最佳倾角39°低5°。

文章作者：赵大乐 等