內(nèi)蒙古自治區(qū)分布式光伏電站發(fā)電量和收益計算方法

成真夢想成真 2022-11-21 發(fā)布于河北

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內(nèi)蒙古自治區(qū)分布式光伏電站發(fā)電量和收益計算方法

應(yīng)多位朋友的要求，這篇文章主要對內(nèi)蒙古自治區(qū)家庭分布式光伏發(fā)電站的成本和發(fā)電量進(jìn)行計算和分析。下面我就以地級市行政區(qū)劃為單位進(jìn)行電站的成本和發(fā)電量加以分析，數(shù)據(jù)可作為大家認(rèn)識了解光伏發(fā)電的基本情況之用，不得作為具體投資指導(dǎo)性依據(jù)。文中主要是講述計算的方式方法，不針對具體的市場行情。

本文測算數(shù)據(jù)均參考PVsyst軟件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，再根據(jù)自己的經(jīng)驗和實際情況進(jìn)行個別修正。市場上各種物料的價格是不斷變化的，文中所有的物料價格僅是為了方便計算，隨意選取歷史市場價格作為參考，切勿作為投資指導(dǎo)之用。

內(nèi)蒙古自治區(qū)概況介紹

圖1-1 內(nèi)蒙古自治區(qū)地圖

2.地理位置及地貌介紹

內(nèi)蒙古自治區(qū)，簡稱“內(nèi)蒙古”，首府呼和浩特。地處中國北部，地理上位于北緯37°24′-53°23′，東經(jīng)97°12′-126°04′之間，東北部與黑龍江、吉林、遼寧、河北交界，南部與山西、陜西、寧夏相鄰，西南部與甘肅毗連，北部與俄羅斯、蒙古接壤，屬于四大地理區(qū)劃的西北地區(qū) 。

內(nèi)蒙古自治區(qū)地勢由東北向西南斜伸，呈狹長形，全區(qū)基本屬一個高原型的地貌區(qū)，全區(qū)涵蓋高原、山地、丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊等地貌，氣候以溫帶大陸性氣候為主，地跨黃河、額爾古納河、嫩江、西遼河四大水系。

內(nèi)蒙古總面積118.3萬平方千米，轄12個地級行政區(qū) ，其中9個地級市、3個盟。它們分別是：呼和浩特市、包頭市、烏海市、赤峰市、通遼市、鄂爾多斯市、呼倫貝爾市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、興安盟、錫林郭勒盟、阿拉善盟。

圖1-2內(nèi)蒙古各地級市行政區(qū)劃輪廓圖

3.太陽能資源情況介紹

圖1-3 內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能資源分布圖

根據(jù)圖1-3內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能資源分布圖可知，內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能呈東部少西部多的趨勢分布。東部地區(qū)多為丘陵和山地地形，地表植被以草地和樹木為主。常年氣候濕潤，出現(xiàn)云、霧、雨、雪天氣較多，因此直射到地面的太陽光總量較少。

內(nèi)蒙古自治區(qū)西部地區(qū)多以戈壁沙漠為主，屬于典型的溫帶內(nèi)陸性氣候，常年干旱。因此出現(xiàn)云、霧、雨、雪天氣較少，直射到地面的太陽光總量非常大。太陽能資源蘊藏總量非常可觀。

由于西部地區(qū)大部分是戈壁和沙漠，地面植被較少氣候環(huán)境惡劣，不適宜人類居住，卻非常適合大規(guī)模建設(shè)集中式光伏發(fā)電站。少數(shù)適合人居住的地方常年降水量不足200毫米，晴朗天氣多、光照充足，同樣非常適合建設(shè)家庭分布式光伏發(fā)電站。

總體而言，整個內(nèi)蒙古自治區(qū)的太陽能資源都非常豐富。太陽能資源最少的地方，全年峰值日照時數(shù)也高于1000個小時。絕大多數(shù)地方的峰值日照時數(shù)都高于1250個小時。全境太陽能資源都屬于可利用、可開發(fā)、有較高經(jīng)濟價值的情況。

4.各地區(qū)太陽能資源的具體數(shù)據(jù)情況

圖1-4 內(nèi)蒙古自治區(qū)各地市級區(qū)域月峰值日照時數(shù)

圖1-4中的峰值日照時數(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)軟件數(shù)據(jù)模型仿真模擬所得，具體情況請以實際測的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，這里僅作為參考。根據(jù)以往的經(jīng)驗值，內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能輻照資源年差異為2%~3%左右，屬于太陽能資源年變化量較小的地區(qū)之一。

圖1-5 內(nèi)蒙古建設(shè)光伏電站所的需求地理數(shù)據(jù)概況

圖1-5中所模擬的最佳傾角，是在充分考慮了風(fēng)力載荷、積雪載荷等因素后給出的數(shù)據(jù)。由于個別地市的南北跨度較大，對應(yīng)的緯度差異也較大。地市的行政機關(guān)所在地相對于整個行政區(qū)域而言太過偏南或者偏北，最佳傾角只能采用折中的辦法進(jìn)行取值。

由于內(nèi)蒙古自治區(qū)地廣人稀，空氣對流比較強，地面阻擋物較少，相應(yīng)的風(fēng)速也比較快。我們在建設(shè)光伏電站時，需要充分考慮風(fēng)的阻力載荷問題。傾角設(shè)置越大，太陽能光伏電池組件所受到的風(fēng)力阻力越強，反之就越小。

同時內(nèi)蒙古自治區(qū)處于高緯度和中低緯度的過渡區(qū)，傾角只需稍稍大于緯度即可獲得比水平面多出很多的太陽輻照量。所以經(jīng)過綜合考慮，可以將太陽能光伏電池組件的最佳傾角設(shè)定為和緯度相近的角度，這樣可以大大節(jié)省支架和配重的成本，同時也降低了組件因風(fēng)力造成損壞的風(fēng)險。

當(dāng)然也可以根據(jù)實際情況的需要，將傾角適當(dāng)調(diào)大。比如也有不少的設(shè)計師和安裝師傅使用低緯度地區(qū)比緯度多0°~5°，高緯度地區(qū)比緯度多5°~10°的方式設(shè)計傾角。高緯度和低緯度具體的分界線有的用35°作為分界線，也有用40°作為分界線。

總之，除了沿用國際慣例、國際標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)慣例、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，也可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行靈活應(yīng)用。比如現(xiàn)場有高大建筑或者山體遮擋，除了調(diào)整組件傾角以外，還需要調(diào)整方位角。如果當(dāng)?shù)囟痉e雪比較嚴(yán)重，還需要考慮積雪的載荷問題。

應(yīng)對積雪載荷最簡單直接的方式就是將組件的傾角調(diào)大。一方面可以將重心下移，讓積雪的重量更多的作用到組件的支架上去；另一方面讓積雪的重力勢能增加，從而減少積雪的停留，讓積雪更多更快地滑向地面。這樣既可以減少人工除雪的勞動力成本，也降低了因積雪重量過大導(dǎo)致組件損壞的風(fēng)險。

5.內(nèi)蒙古上網(wǎng)電價情況

圖1-6 內(nèi)蒙古上網(wǎng)電價情況

圖1-6中所示的內(nèi)蒙古上網(wǎng)電價的情況，為筆者通過網(wǎng)絡(luò)渠道收集整理得來，這里僅作為方便計算隨機取值，不代表當(dāng)?shù)氐膶崟r上網(wǎng)電價。想要獲取當(dāng)?shù)貙崟r上網(wǎng)電價，朋友們可以向當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T咨詢。

內(nèi)蒙古自治區(qū)是我國傳統(tǒng)能源的重要供給來源地，原煤產(chǎn)量以及火電發(fā)電量非常巨大，為我們國家的華北、華南地區(qū)源源不斷地輸送能源。近年由于節(jié)能減排的重壓之下，也在不斷地嘗試開發(fā)利用可再生的新型能源，比如風(fēng)能和太陽能。近幾年風(fēng)能和太陽能的裝機總量每年都有大幅度的增加。

隨著光伏太陽能發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，各類原材料的價格下行，太陽能發(fā)電基本可實現(xiàn)平價上網(wǎng)。這里所說的平價上網(wǎng)是指基本上和火力發(fā)電的上網(wǎng)電價持平。由于內(nèi)蒙古自治區(qū)是豐煤區(qū)，用煤進(jìn)行火力發(fā)電成本相對低廉。因此要想在內(nèi)蒙古實現(xiàn)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價和火力發(fā)電上網(wǎng)電價持平還有一段距離的路要走。

6.光伏發(fā)電系統(tǒng)損耗情況估算

圖1-7 光伏發(fā)電系統(tǒng)損耗情況估算

根據(jù)圖1-7光伏發(fā)電系統(tǒng)損耗情況估算可知，光伏系統(tǒng)各個部件和線路在實際運行過程中，都會有或多或少的電能損耗。當(dāng)然有些損耗實際并不存在，所以在估算的時候就不需要估算這部分損耗，比如家庭分布式光伏發(fā)電站大多數(shù)采用220伏或者380伏的電壓進(jìn)行并網(wǎng)。

由于裝機容量比較小，不需要額外增加升壓變壓器或者隔離變壓器。直接由逆變器逆變成交流電以后，就直接并入電網(wǎng)。所以在估算的時候，就不需要估算變壓器損耗的這部分電能損耗。

同樣由于家庭分布式光伏發(fā)電站面積比較小，清理灰塵的人力成本也相對較小。我們可以適當(dāng)?shù)靥岣咔謇砘覊m的頻次，從而降低灰塵遮光伏電池片產(chǎn)生的發(fā)電效率損耗。當(dāng)然也有很多損耗是不可避免的，比如直流電纜損耗、交流電纜損耗、逆變器損耗等等。

光伏系統(tǒng)中除光伏組件外的其他部件，他們的老化速度呈逐年遞增、并且老化速度增快的特性。所以剛剛安裝完的系統(tǒng)，其發(fā)電效率損耗可能略低于圖1-7所估算的損耗情況。

為了便于測算，我們將光伏發(fā)電系統(tǒng)的綜合發(fā)電效率設(shè)定為85%，其中不包括光伏組件因光衰造成的效率衰減。

7.光伏組件光衰測算

圖1-8 光伏組件光衰功率測算

光伏組件在使用過程中，發(fā)電效率會逐年降低，尤其是首年發(fā)電效率降低最快。這個發(fā)電效率降低的過程，我們稱它為光衰。根據(jù)現(xiàn)有的資料顯示，我們國內(nèi)廠家生產(chǎn)的晶硅太陽能光伏組件首年發(fā)電效率衰減大約在1%~3%之間，以后每年單組件效率衰減大約為0.3%~0.5%。

為了便于測算，圖1-8中光伏組件首年效率衰減設(shè)定為2%，以后每年組件衰減效率設(shè)定為0.4%。經(jīng)過加權(quán)平均后測算得出，25年發(fā)電效率為組件標(biāo)稱功率的93.20%，30年發(fā)電效率為組件標(biāo)稱功率的92.20%。

根據(jù)各個廠家給出的技術(shù)參數(shù)顯示，光伏組件的單位面積發(fā)電效率可以達(dá)到22.5%，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家推薦標(biāo)準(zhǔn)17%。在充分考慮到光衰因素的情況下，組件單位面積25年的加權(quán)平均發(fā)電效率為20.97%，組件單位面積30年的加權(quán)平均發(fā)電效率為20.75%。

8.組件每瓦單價測算

圖1-9 光伏組件每瓦單價測算

圖1-9光伏組件每瓦單價測算圖表中所示，為筆者通過網(wǎng)絡(luò)收集到的近期光伏組件市場單價以及工程報價單價。圖表中的數(shù)據(jù)僅作為方便計算的隨機取值，這里僅作為講述計算方法的用途。不能作為實時市場價格數(shù)據(jù)依據(jù)，切勿依據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行盲目的投資。

由于在拿到工程報價的時候，沒有與報價方進(jìn)行過詳細(xì)的溝通。并不清楚工程報價中每瓦單價是否包含了交通運輸費用。這里我們視為工程報價中不包含交通運輸費用。材料交通運輸費用計算方式以貨物集散地到安裝目標(biāo)地路程低于50公里不計費，超過50公里的部分以3元每公里計算。

這里為了方便計算，不將交通費用列入測算范圍之內(nèi)，默認(rèn)所有安裝目的地均在貨物集散地50公里范圍以內(nèi)。

9.裝機容量所需組件數(shù)量測算

圖1-10 裝機容量所需組件數(shù)量測算

圖1-10裝機容量所需組件數(shù)量測算圖表中所示，所需組件數(shù)量小數(shù)點后采用四舍五入的方式進(jìn)行計算。所以實際裝機容量可能略大于預(yù)計裝機容量，或略小于預(yù)計裝機容量，但總裝機容量誤差不大于一個組件的標(biāo)稱功率。

由于各個廠家設(shè)計的組件，雖然組件所使用的硅片型號相同，但由于制造工藝的不同，最終相同硅片型號、相同硅片排列方式，制造出來的組建面積大小可能存在一定的差異。根據(jù)經(jīng)驗組件長度、寬度的差異不會超過50毫米，厚度差異不會超過5毫米。

因此在實際應(yīng)用中，除了考慮預(yù)留維修通道、通風(fēng)散熱通道、邊壓中壓所占面積外，還需要根據(jù)組件的實際尺寸大小進(jìn)行設(shè)計。也就是說166組件并不是所有廠家的166組件都是采用統(tǒng)一的規(guī)格尺寸，同樣道理不同廠家的182組件和210組件也會在規(guī)格尺寸上有所差異。

具體場地的使用率，需要根據(jù)現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)并結(jié)合組件的尺寸規(guī)格來確定。這里就不展開來講，后面專門花時間來講述不同安裝方式的場地利用效率如何計算。上面也提到了，目前國內(nèi)晶硅太陽能電池組件的單位面積發(fā)電效率已經(jīng)做到了22.5%。

經(jīng)過換算可以知道，每一平方米場地的裝機容量為225瓦，計算方式為：1平方米×1000瓦×22.5%=225瓦。由于場地的實際利用效率肯定達(dá)不到100%，這里假設(shè)每平方米的裝機容量為200瓦。則可以知道安裝1000瓦需要占地5平方米，以此類推安裝5千瓦，需要占地25平方米。

根據(jù)場地面積進(jìn)行反推計算，可以得出50平方米的場地，可以安裝10千瓦的光伏組件。同理100平方米的場地，可以安裝20千瓦的光伏組件。至于具體安裝多少容量的光伏組件，還需要考慮到自身的經(jīng)濟承受能力。

我們在投資建光伏發(fā)電站時，盡量用近期不需要使用的閑錢進(jìn)行投資。一切投資行為都應(yīng)該建立在不影響當(dāng)前生活質(zhì)量的前提下進(jìn)行。不考慮自身的實際情況，進(jìn)行盲目的大額或者超額投資，不僅會降低我們的生活質(zhì)量，還可能會打亂我們的生活節(jié)奏。

家里有年齡比較大的老人，作為擁有長期持續(xù)穩(wěn)定收入來源的投資項目，給老人提供生活保障，還是值得嘗試的。但一定要做到適量投資，不能盲目地貪大求全，貪多求快。光伏養(yǎng)老的提法，還算是一個目前比較時髦的詞匯。

10.裝機容量所需總價測算