光伏支架成本及选型分析.pdf
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1、太阳能第 10 期总第 354 期2023 年 10 月No.10Total No.354Oct.,2023SOLAR ENERGY810 引言国际能源署预计,2030 年全球光伏发电新增装机容量将达到 630 GW,光伏发电继续呈高速发展态势。随着光伏电站对于降本增效日益关注,其对光伏支架的要求也越来越高。不同类型光伏支架所带来的发电收益及其对造价的影响,亟待进行科学分析 1-2。光伏发电量和造价水平决定了光伏电站的经济性3-4。光伏支架作为光伏电站的重要组成部分,一方面其会影响光伏电站的安全性;另一方面其结构形式决定了光伏组件安装倾角,从而影响光伏电站发电量,进而影响光伏电站经济性5-6。
2、而不同类型光伏支架对发电量的影响暂无权威统计数据,且采用不同类型光伏支架所产生的成本也需要科学论证。按照类型不同,光伏支架可分为固定式光伏支架和跟踪式光伏支架,不同类型光伏支架的优缺点明显,且适用场景分明。固定式光伏支架的强度高、性能稳定、造价低、维修概率低,因此,采用此类光伏支架的光伏电站初始投资和运维成本均较低,但由于其不能跟踪太阳运行轨迹,电站光伏发电量较低7。跟踪式光伏支架由结构系统、驱动系统、控制系统组成,光伏组件安装倾角由电机控制以匹配太阳高度角和方位角,使入射角尽量小,从而达到接收更多太阳辐射的目的,可提高光伏发电量;缺点是占地面积大、转动部件多且容易磨损、故障率高,因此,当采用
3、此类光伏支架时,光伏电站的初始投资和人工运维成本均较高。跟踪式光伏支架对纬度、地形及气候等条件的适应性差,建于不同地区的光伏电站采用跟踪式光伏支架时得到的发电量提升程度也不同。因此,对于不同的光伏发电项目需要采用不同的支架方案,在满足光伏电站正常运行的前提下,借助经济测算来判断采用何种光伏支架8-10。本文以长沙地区为例,从占地面积、发电量、运行成本、平准化度电成本(LCOE)等角度对采用不同类型光伏支架时光伏电站的 LCOE 及不同场景下的光伏支架选型进行分析。DOI:10.19911/j.1003-0417.tyn20220823.02 文章编号:1003-0417(2023)10-81-
4、07光伏支架成本及选型分析唐远程*,卢小龙,孙志云,谢彬,陈贺伟,韦启珍(中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,长沙 410000)摘 要:以长沙地区为例,对采用不同类型光伏支架时光伏电站的占地面积、发电量、运行成本、平准化度电成本(LCOE)进行了分析,并分析了不同场景下适用的光伏支架类型。分析结果显示:1)从发电量差异系数来看,双轴跟踪式光伏支架的发电量差异系数最高,单轴跟踪式光伏支架的次之,固定式光伏支架的最低。2)LCOE从低到高依次为:水平单轴跟踪式光伏支架 固定式光伏支架 垂直单轴跟踪式光伏支架 斜单轴跟踪式光伏支架 单轴跟踪式光伏支架 固定式光伏支架。3.3 不同类型光伏支架
5、的年运行成本差异分析光伏电站的年运行成本包含土地租金和年运维成本两部分。3.3.1 土地租金以长沙地区为例,利用 PVsyst 软件进行阴影遮挡分析,确保光伏组件之间阴影遮挡损失低于 3%,并以此为原则建模,得到装机容量为 1 MW 的光伏电站采用不同类型光伏支架时的占地面积,具体如表 5 所示。表 5 长沙地区 1 MW 光伏电站采用不同类型 光伏支架时的占地面积Table 5 Floor area of 1 MW PV power station in Changsha area when using different types of PV brackets光伏支架类型占地面积/亩土地
6、租金/(元/W)固定式光伏支架180.014 垂直单轴跟踪式光伏支架270.022 斜单轴跟踪式光伏支架420.034 水平单轴跟踪式光伏支架360.029 双轴跟踪式光伏支架560.045 注:1 亩 666.7 m2从表 5 可看出:固定式光伏支架的占地面积最小,而垂直单轴跟踪式光伏支架的占地面积为固定式光伏支架的 1.5 倍,其他跟踪式光伏支架的占地面积是固定式光伏支架占地面积的 2 倍以上,其中双轴跟踪式光伏支架的占地面积最大。按湖南地区土地租金水平的中值,年土地租金取800 元/亩。3.3.2 年运维成本年运维成本含维修、保险、材料、人工工资、辅助服务费等费用。相较于固定式光伏支架,
7、跟踪式光伏支架的运维成本会在两方面有所增加:一方面是跟踪式光伏支架的活动部分相较于固定式光伏支架易磨损,因此需要运维人员定期维护及更换部件,并由此产生的费用;另一方面是跟踪式光伏支架需要电力驱动,光伏电站持续运行,就会持续消耗电能,导致跟踪式光伏支架的运维费用高于固定式光伏支架。以长沙地区为例,不同类型光伏支架单瓦的技 术 应 用842023-10杂志.indd 842023-10杂志.indd 842023/10/26 14:28:352023/10/26 14:28:35第 10 期年运维费用如表 6 所示。表 6 长沙地区不同类型光伏支架单瓦的年运维费用Table 6 Annual op
8、eration and maintenance costs per watt for different types of PV brackets in Changsha region光伏支架类型单瓦的年运维费用/(元/W)固定式光伏支架0.080垂直单轴跟踪式光伏支架0.095水平单轴跟踪式光伏支架0.090斜单轴跟踪式光伏支架0.088双轴跟踪式光伏支架0.100从表 6 可以看出:双轴跟踪式光伏支架的运维费用最高,其次是单轴跟踪式光伏支架,费用最低的为固定式光伏支架。3.3.3 年运行成本差异系数不同类型光伏支架的年运行成本差异系数如表 7 所示。表 7 不同类型光伏支架的年运行成本差异
9、系数Table 7 Difference coefficient of annual operating cost for different types of PV brackets光伏支架类型单瓦的年运行成本/(元/W)C2固定式光伏支架0.094 1.000 垂直单轴跟踪式光伏支架0.117 1.235 水平单轴跟踪式光伏支架0.124 1.309 斜单轴跟踪式光伏支架0.117 1.237 双轴跟踪式光伏支架0.145 1.534 从表 7 可以看出:双轴跟踪式光伏支架每瓦的年运行成本最高,单轴跟踪式光伏支架的次之,固定式光伏支架的最低。3.4 不同类型光伏支架的年发电量差异系数分析本
10、文以装机容量为 1 MW 的光伏电站为例进行分析,根据长沙气象站 20162020 年的年均太阳辐射量,利用 PVsyst 软件进行光伏发电量计算,具体如表 8 所示。从表 8 可以看出:单从年发电量差异系数来看,双轴跟踪式光伏支架的年发电量差异系数最高,其次为单轴跟踪式光伏支架,固定式光伏支架的最低。表 8 长沙地区不同类型光伏支架的年发电量 差异系数Table 8 Difference coefficient of annual power generation of different types of PV brackets in Changsha area光伏支架类型1 MW 光伏电
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