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根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2017年1季度，分布式光伏裝機(jī)達(dá)到2.43GW，相對(duì)于2016年同比增長(zhǎng)了148%；有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2017年全年的分布式裝機(jī)在9GW以上，相對(duì)于2016年增長(zhǎng)100%以上。分布式光伏項(xiàng)目迎來(lái)快速發(fā)展期。
地面電站的租金，一般在300~500元/畝之間，折合0.45~0.75元/ m2。而分布式光伏項(xiàng)目的屋頂租金要遠(yuǎn)高于這一標(biāo)準(zhǔn)。隨著分布式光伏項(xiàng)目受市場(chǎng)熱捧，優(yōu)質(zhì)屋頂越來(lái)越難得，屋頂租金越來(lái)越貴。部分企業(yè)在投標(biāo)中甚至給出10元/m2的屋頂租金。在此情況下，設(shè)計(jì)是更多的會(huì)追求更高的“單位面積發(fā)電量”，或者更低的“度電成本”。本項(xiàng)目將從這兩個(gè)角度進(jìn)行討論。
前提條件
1、項(xiàng)目場(chǎng)址
假設(shè)項(xiàng)目位于山東煙臺(tái)，水平面年總輻射量為1460kWh/m2；
2、項(xiàng)目規(guī)模與屋頂租金
項(xiàng)目規(guī)模為3MWp，10kV并網(wǎng)，工業(yè)混凝土屋頂，年租金為6元/m2；采用60片型號(hào)為270Wp的光伏組件。
3、項(xiàng)目電價(jià)
如果全額上網(wǎng)，則電價(jià)為0.85元/kWh（含稅，下同）；
如果自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，則自用部分按照山東10kV的工商業(yè)電價(jià)0.7489元/kWh九折考慮，為0.674元/kWh；上網(wǎng)部分按照0.3729元/kWh；全部電量考慮0.42元/kWh的國(guó)家補(bǔ)貼。
提高單位面積的發(fā)電量
1、優(yōu)化傾角設(shè)計(jì)
根據(jù)當(dāng)?shù)?a href="http://www.yiguxuan.cn/news/search.php?kw=太陽(yáng)能" target="_blank">太陽(yáng)能資源的分布情況，當(dāng)固定傾角為32°時(shí)，傾斜面接受的輻射量最大；此時(shí)，
3MW項(xiàng)目理論占地面積為（僅考慮通道，前后不遮擋）0.0451km2；
若項(xiàng)目系統(tǒng)效率按82%考慮，則項(xiàng)目的年發(fā)電量為395.88萬(wàn)kWh；
單位面積的年發(fā)電量為87.84kWh/m2。
如果傾角降低，將導(dǎo)致發(fā)電量降低；然而同時(shí)，占地面積將減少。對(duì)傾角為5°~32°時(shí)，項(xiàng)目單位面積的發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下表。
表1：不同傾角時(shí)的單位面積年發(fā)電量
從上表可以看出，當(dāng)方陣傾角降低，前后間距變少，裝機(jī)密度增加，雖然總發(fā)電量減少，但單位面積的發(fā)電量越來(lái)越大。
相對(duì)于最佳傾角32°，傾角為5°時(shí)，總發(fā)電量降低了7.4%，但單位面積的發(fā)電量增加了66.2%。
2、使用高轉(zhuǎn)化效率組件
使用高轉(zhuǎn)化效率組件是提升單位面積發(fā)電量最有效的方法。表1中數(shù)據(jù)時(shí)采用270Wp組件為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，若采用300Wp的高效組件，則5°~32°時(shí)單位面積的發(fā)電量如表2所示。
表2:采用高效組件的單位面積發(fā)電量
采用270Wp組件和300Wp組件時(shí)，單位面積發(fā)電量的對(duì)比如下表所示。
表3：不同型號(hào)組件單位面積發(fā)電量對(duì)比（單位：kWh/m2）
從上圖可以看出,高效組件的單位面積產(chǎn)出量高出普通組件高出13.9%。
當(dāng)傾角為5°時(shí)，每平米的年發(fā)電量高出20kWh，更加集約的利用了屋頂資源。
降低度電成本分析
單位面積的產(chǎn)出量提高，體現(xiàn)了對(duì)有限屋頂?shù)募s化利用；然而，其中一個(gè)重要原因是安裝量增加，投資密度加大。因此，單位投資產(chǎn)出比更能體現(xiàn)投資的經(jīng)濟(jì)性。
無(wú)論是傾角降低還是使用高效組件，都會(huì)使項(xiàng)目占地面積減少，因此
1）線纜、橋架等長(zhǎng)度會(huì)減少，相應(yīng)投資減少；
2）線損會(huì)降低，系統(tǒng)效率提高，發(fā)電量升高。
然而，由于兩項(xiàng)影響較少，下文暫不考慮。
項(xiàng)目投資分初始投資和年運(yùn)營(yíng)成本兩部分，改變傾角和使用高效組件，會(huì)帶來(lái)兩部分的變化，從而改變資金的投入產(chǎn)出比。
1、改變傾角對(duì)產(chǎn)出比的影響
由于項(xiàng)目規(guī)模不變，因此初始投資不變。
傾角變化的主要影響為非最佳傾角帶來(lái)發(fā)電量降低、減少占到從而節(jié)約租金。將兩項(xiàng)對(duì)比如下表。
表4：改變傾角對(duì)年租金的影響
從上表可以看出,在屋頂租金為6元/m2的情況下，與最佳傾角32°相比，
傾角為5°~20°時(shí)，提高單位面積發(fā)電量節(jié)省的租金，不足以彌補(bǔ)年電費(fèi)收入的減少，
而25°~30°時(shí)，提高單位面積發(fā)電量節(jié)省的租金，高于年電費(fèi)收入的減少。
為了尋找技術(shù)經(jīng)濟(jì)的最佳傾角，對(duì)25°~32°時(shí)的情況進(jìn)行詳細(xì)分析，如下表所示。
表5：傾角為25°~32°時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
從上表可以看出,由于電價(jià)不相同，當(dāng)采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，電價(jià)較高，傾角為27°時(shí)項(xiàng)目的度電成本最低；與32°相比，相當(dāng)于度電成本下降了0.25分。
當(dāng)采用“全額上網(wǎng)”模式，電價(jià)相對(duì)較低，傾角為26°時(shí)項(xiàng)目的度電成本最低。與32°相比，相當(dāng)于度電成本下降了0.28分。
可見(jiàn)，在如今屋頂租金高昂的情況下，適當(dāng)降低安裝傾角，減少發(fā)電收入，但增加裝機(jī)容量從而減少屋頂租金，會(huì)提高項(xiàng)目的投入產(chǎn)出比，降低度電成本。
2、高效組件對(duì)產(chǎn)出比的影響
使用高效組件可以帶來(lái)兩方面的影響：
1）組件價(jià)格提高、BOS成本降低，導(dǎo)致初始投資變化；
2）發(fā)電量不變但租金降低。
3MW的項(xiàng)目采用270Wp組件和300Wp組件的初始投資不相同的部分進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比，如下表所示。
表6：采用不同型號(hào)組件初始投資差異
說(shuō)明：按照目前情況，高效比普通貴0.2元/W考慮。
從上表可以看出，高效組件的初始投資仍比普通組件貴19.65萬(wàn)元，折合6.55分/Wp；然而，使用高效組件后，未來(lái)的年屋頂租金會(huì)大大降低，不同傾角時(shí)的年租金差異如下表所示。
表7：采用不同組件的年租金變化
從上表可以看出,當(dāng)傾角為5°~32°時(shí)，使用高效組件，3MWp項(xiàng)目的年租金大約降低2.987~3.306萬(wàn)元，角度越大，租金節(jié)省越明顯。
按照行業(yè)基準(zhǔn)收益率8%為折現(xiàn)率考慮，20年租金降低折合初始投資降低29.32~32.46萬(wàn)元。
通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：
3MWp項(xiàng)目使用高效組件雖然初始投資增加了19.65萬(wàn)元，但年屋頂租金可以節(jié)省2.987~3.306萬(wàn)元左右，折合初始投資29.32~32.46萬(wàn)元。因此，使用高效組件可以實(shí)現(xiàn)20年內(nèi)減少10~13萬(wàn)的總投資，折合20年平均的度電成本降低了0.11~0.15分。
結(jié)論
由于分布式光伏項(xiàng)目投資快速增加，優(yōu)質(zhì)屋頂受熱捧，租金連年看漲。在此情況下，屋頂租金對(duì)項(xiàng)目收益產(chǎn)生較大影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)上的改進(jìn)，可以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。
在本文假設(shè)的項(xiàng)目條件下：
傾角為32°時(shí)發(fā)電量最大，但將傾角降低到26°、27°時(shí)度電成本最低，比32°可降低約0.25分。
使用300Wp的高效組件相對(duì)于270Wp的普通組件，20年的度電成本可以降低0.11~0.15分。
可見(jiàn)，在目前的屋頂租金水平下，降低方陣傾角，使用高效組件都可以有效提高單位面積的發(fā)電量，并能提高資金的投入產(chǎn)出比，降低度電成本。
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