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低 价 上 网 形 势 下 屋 顶 分 布 式 电 站 设 计 优 化 探 讨河北能源工程设计有限公司 HeBei Energy Engineering Design Co., Ltd.及 高 效 组 件 在 分 布 式 项 目 当 中 的 应 用 l目 前 平 价 、 低 价 分 布 式 电 站 建 设 特 点（ 1） 目 前 分 布 式 项 目 以 “ 自 发 自 用 、 余 电 上 网 ” 为 主 ， 利 用 的 厂 区 自 用 电 量 高 ， 自 用电 价 高 。 目 前 我 公 司 做 的 分 布 式 项 目 主 要 集 中 在 水 厂 、 商 场 屋 顶 、 物 流 园 区 屋 顶 等 。（ 2） 屋 顶 装 机 容 量 以 消 纳 条 件 为 控 制 指 标 ， 减 少 上 网 电 量 。（ 3） 项 目 容 量 小 、 屋 顶 分 散 、 设 计 施 工 周 期 短 ， 设 计 施 工 难 度 增 加 ， 并 且 与 屋 顶 产 权方 配 合 度 高 。（ 4） 并 网 点 分 散 、 需 要 根 据 原 有 配 电 系 统 选 择 并 网 点 和 电 压 等 级 ， 需 要 新 建 或 者 改 造原 有 配 电 室 。（ 5） 项 目 开 发 难 度 增 加 。 找 到 满 足 投 资 收 益 率 、 满 足 装 机 容 量 的 项 目 不 容 易 。（ 6） 设 备 价 格 波 动 ， 尤 其 是 光 伏 组 件 ， 价 格 的 波 动 能 导 致 项 目 无 法 实 施 。低 价 上 网 分 布 式 电 站 特 点 l近 期 我 公 司 正 在 开 展 的 分 布 式 电 站 项 目低 价 上 网 分 布 式 电 站 特 点 l近 期 我 公 司 正 在 开 展 的 分 布 式 电 站 项 目低 价 上 网 分 布 式 电 站 特 点 l针 对 平 价 上 网 项 目 电 站 设 计 、 实 施 要 点（ 1） 降 低 光 伏 发 电 的 初 始 投 资 和 度 电 成 本 。（ 2） 优 化 电 站 设 备 选 型 ， 提 高 设 备 的 可 靠 度 ， 减 少 电 站 故 障 率 的 发 生（ 3） 提 高 电 站 设 计 合 理 性 ， 降 低 后 期 电 站 的 运 维 管 理 和 技 改 投 入（ 4） 降 低 电 站 非 技 术 成 本 的 投 入（ 5） 提 高 对 发 电 量 预 测 的 可 靠 度（ 6） 对 不 同 地 区 不 同 电 价 的 电 站 科 学 设 计 ， 控 制 项 目 投 资 范 围 ， 项 目 投 资 方设 置 项 目 投 资 预 警 机 制 ， 对 项 目 实 施 的 每 个 阶 段 、 每 个 环 节 进 行 成 本 把 控 ， 满足 电 站 收 益 率 要 求 。针 对 平 价 上 网 电 站 设 计 、 实 施 要 点 “ 自 发 自 用 、 余 电 上 网 ” 工 商 业 分 布 式 项 目 收 益 率 测 算 本 项 目 以 河 北 邢 台 某 2MW的 工 商 业 分 布 式 项 目 （ 两 个 并 网 点 ） 为 例 ， 自 发 自 用 比 例 50， 余 电 上网 比 例 50， 自 用 电 价 分 别 按 照 0.50元 /kWh、 0.55元 /kWh、 0.60元 /kWh及 余 电 上 网 电 价 0.3644元 /kWh（ 当 地 脱 硫 煤 标 杆 电 价 ） 进 行 测 算 ， 分 别 推 算 三 种 自 用 电 价 下 的 收 益 率 。 如 下 表 本 项 目 以 2MW“ 全 额 上 网 ” 工 商 业 分 布 式 光 伏 项 目 为 例 ， 按 照 光 伏 行 业 资 本 金 财 务 内 部 基 准 收 益率 8的 标 准 要 求 ， 分 别 反 推 三 个 地 区 （ 河 北 邢 台 、 内 蒙 赤 峰 、 广 东 兴 宁 ） 满 足 收 益 率 要 求 的 建 设 期 静态 投 资 。 如 下 表 “ 全 额 上 网 ” 工 商 业 分 布 式 项 目 收 益 率 反 推 项 目 投 资 l针 对 工 商 业 分 布 式 平 价 上 网 项 目 ， 设 计 院 该 怎 么 做 精 心 设 计细 节 设 计降 低 每 一 分 可 控 成 本提 高 每 一 度 发 电 量 （ 1） 光 伏 组 件 布 置 优 化 设 计（ 2） 逆 变 器 选 型 及 布 置 优 化 设 计（ 3） 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧（ 4） 发 电 量 准 确 预 测设 计 院 优 化 助 力 平 价 上 网 l 组 件 采 用 横 向 排 布 1、 组 件 布 置 优 化 设 计u在 发 电 量 提 升 方 面 ， 组 件 横 排 板 优 于 竖 排 板 。u在 屋 面 结 构 受 力 方 面 ， 组 件 横 排 板 能 使 所 有 集中 力 作 用 于 屋 面 檩 条 上 ， 受 力 优 于 竖 排 板 。 1、 组 件 布 置 优 化 设 计u屋 面 电 站 组 件 安 装 倾 角 较 小 ， 下 沿 经 常 容 易 出 现 积 灰 现 象 ， 由 组 件 的结 构 图 可 看 出 ， 组 件 竖 向 排 布 时 积 灰 造 成 的 阴 影 遮 挡 损 失 比 横 排 大 ， 因此 组 件 横 向 排 布 可 提 高 发 电 量 。u对 于 彩 钢 瓦 屋 面 ， 光 伏 组 件 采 用 横 排 形 式 组 件 导 轨 沿 屋 面 坡 向 与 屋 面檩 条 方 向 垂 直 ， 这 样 便 于 使 屋 面 导 轨 的 夹 具 都 固 定 在 厂 房 的 屋 面 檩 条 上部 ， 有 利 于 厂 房 屋 面 的 受 力 ， 减 少 对 屋 面 压 型 钢 板 的 破 坏 。 逆变器分散布置逆变器集中布 置 2、 逆 变 器 选 型 及 布 置 优 化 设 计u在 对 于 屋 顶 光 伏 电 站 ,组 串 逆 变器 与 地 面 地 面 电 站 不 同 ,不 能 安 装于 支 架 后 立 柱 上 ,因 此 在 屋 面 的 位置 就 需 要 慎 重 考 虑 ,因 为 设 备 的 安装 会 产 生 阴 影 ,影 响 屋 面 排 布 ,不 同的 安 装 位 置 对 屋 面 设 备 材 料 也 有较 大 影 响 。 以 上 述 屋 面 为 例 ， 采用 10台 100kW组 串 逆 变 器 ， 对 逆变 器 分 散 布 置 与 集 中 布 置 时 所 消 耗 的 电 缆 材 料 量 进 行 比 选 。l屋 顶 分 布 式 项 目 首 选 组 串 式 逆 变 器 项 目 规 格 型 号 材 料 增 量 或 减 量 单 位 总 费 用光 伏 专 用 电 缆 PV-F-1*4 10800 米 48600PV-F-1*6 6400 米 35200组 串 逆 变 器 出 线 电 缆 ZRC-YJV-3*50 -715 米 -82225组 串 逆 变 器 通 讯 铠 装 屏 蔽 双 绞 线 -300 米 -3600 合 计 元 -2025u在 两 种 逆 变 器 排 布 方 式 对 比 中 可 以 看 到 ， 虽 然 集 中 布 置 较 分 散 布 置 增 加 了 4mm2及 6mm2光 伏 专 用 电 缆 的 用 量 ， 但 节 省 了 逆 变 器 出 线 电 缆 及 通 信 电 缆 的 用 量 ， 经 比选 ， 逆 变 器 集 中 布 置 相 比 分 散 布 置 可 降 低 初 始 投 资 ， 而 对 发 电 量 基 本 无 影 响 。 并且 ， 集 中 放 置 方 便 后 期 运 维 。u不 同 电 站 的 屋 面 情 况 可 能 千 差 万 别 ， 如 形 状 、 面 积 、 承 载 力 、 局 部 遮 挡 等 ， 因此 逆 变 器 在 屋 面 上 的 排 布 也 不 能 一 概 而 论 ， 因 此 设 计 院 应 对 具 体 屋 面 进 行 详 细 分析 再 确 定 设 备 的 布 置 情 况 ， 以 达 到 结 果 最 优 。 逆 变 器 位 置 优化 可 节 省0.0025元 /W 2、 逆 变 器 选 型 及 布 置 优 化 设 计 光 伏 支 架 和 基 础 是 光 伏 电 站 的 重 要 组 成 部 分 ， 该 部 分 投 资 在 混 凝 土 屋 面 光 伏 电 站 总投 资 中 占 比 约 10， 在 彩 钢 板 屋 面 光 伏 电 站 总 投 资 中 占 比 约 5。 光 伏 支 架 和 基 础 设 计 的符 合 现 场 实 际 屋 面 条 件 、 安 装 简 单 可 靠 ， 可 以 大 幅 度 的 降 低 工 程 工 期 和 工 程 成 本 。 并 且该 部 分 内 容 涉 及 到 人 员 多 、 安 装 量 大 、 耗 时 长 ， 因 此 对 于 该 部 分 设 计 务 必 要 做 到 精 细 化 ，人 性 化 。 针 对 该 部 分 内 容 ， 我 院 主 要 从 以 下 两 个 方 面 着 手 进 行 优 化 支 架 选 型 的 优 化 设 计 和提 升 发 电 量 的 优 化 设 计 。3、 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧 3、 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧u混 凝 土 屋 面 优 化 支 架 形 式 ，对 于 承 载 力 较 弱的 屋 顶 ， 采 用 小倾 角 ， 加 设 挡 风板 ， 减 小 配 重 块用 量 ， 从 而 减 轻屋 面 荷 载 ， 充 分利 用 屋 顶 面 积 。 3、 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧u彩 钢 板 屋 面 优 化 支 架 形 式 ，采 用 小 倾 角 支架 ， 尤 其 减 少了 北 坡 屋 面 的发 电 量 损 失 ，同 时 减 少 了 积灰 损 失 ， 提 升项 目 发 电 量 。 3、 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧u屋 面 平 单 轴 跟 踪 系 统 混 凝 土 屋面 面 积 较 大 ， 自 发 自 用 比 例 要 求 较高 的 项 目 ， 采 用 跟 踪 系 统 ， 较 大 提高 发 电 量 ， 降 低 度 电 成 本 。 u双 面 发 电 组 件 应 用 具 备条 件 的 屋 顶 电 站 ， 可 采 用 刷白 色 屋 顶 设 置 反 光 板 支 架 ，提 高 发 电 量 。 3、 提 升 发 电 量 的 设 计 技 巧u检 修 走 道 合 理 设 置 检 修 走 道 ， 投 资 不 大 ， 但 可 以较 大 的 方 便 运 维 ， 避 免 影 响 屋 顶 的 寿 命 。 地 面 电 站河 北 某 电 站 黑 龙 江 某 电 站年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数 年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数2016 1280 1450 2018 1380 15502017 1235 1427 2018 1228 1398 青 海 某 电 站 内 蒙 某 电 站 （ 沙 漠 电 站 ）年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数 年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数2017 1778 1850 2014 1414 13362018 1775 1840 屋 顶 电 站山 东 某 电 站 （ 彩 钢 瓦 平 铺 ） ） 甘 肃 某 电 站 （ 混 凝 土 5° 倾 角 ）年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数 年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数2016 1032 1001 2012 1191 1162 安 徽 某 电 站 （ 彩 钢 瓦 平 铺 ） 湖 北 某 电 站 （ 彩 钢 瓦 平 铺 ）年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数 年 份 预 测 利 用 小 时 数 实 际 利 用 小 时 数20122015 888 870 2017 872 841 l预 测 利 用 小 时 数 和 实 测 利 用 小 时 数 对 比4、 发 电 量 准 确 预 测我 们 已 经 搜 集 并 分 析 了 全 国 各 地 40多 个 已 运 行 的 光 伏 电 站 的 发 电 量 数 据 ， 得 出 约 80的 地 面 电 站 实 际 发 电 量 较 预 测 值 高 出 约 712， 约 半 数 左 右 的 屋 面 电 站 实 际 发 电 量 较 预 测 值 低 约 14。 高 效 组 件 助 力 屋 顶 分 布 式 平 价 上 网u工 商 业 屋 面 不 同 光 伏 组 件 安 装 容 量 、 发 电 量 以 及 LOCE成 本 对 比 分 析 对 比445Wp光 伏 组 件 布 置 图 500Wp光 伏 组 件 布 置 图 400Wp光 伏 组 件 布 置 图 屋 顶 现 状 项 目 地 点 北 京 顺 义屋 面 形 式 彩 钢 板 屋 面安 装 角 度 2.86度屋 面 坡 向 南 北 坡 500Wp光 伏 组 件 布 置 图 高 效 组 件 助 力 屋 顶 分 布 式 平 价 上 网项 目地 点 屋 顶 面积 /㎡ 组 件 功率 /Wp 组 件 尺 寸/mm 安 装 组件 数 量 导 轨 数 量 运 维 步 道长 度 防 护 栏 杆长 度 逆 变 器 数量 /型 号 光 伏 电 缆长 度 屋 面 桥 架长 度 安 装容 量/KW 首 年 利 用小 时 数 /h 单 瓦 造价 元/W LCOE元/kWh北 京 13270 400 2015 996 35 3672 15540m 180m 430m 12台/110kW 9.5km 0.3km 1468.8 1088.8 3.437 0.3271 北 京 13270 445 2102 1040 35 3564 15732m 180m 430m 12台/110kW 9.2km 0.3km 1585.98 1091.7 3.464 0.3286 北 京 13270 500 2187 1102 30 3348 14644m 180m 430m 11台/110kW 8.8km 0.3km 1674 1104.5 3.399 0.3200 从 这 个 对 比 可 以 看 到 采 用 500Wp光 伏 组 件 对 于 同 一 个 屋 顶 ， 装 机 容 量 与 400Wp光 伏组 件 比 增 加 约 14、 ， 首 年 利 用 小 时 数 提 升 约 1.4， 单 瓦 造 价 降 低 约 1.1， LOCE成 本 约 降 低 2.2， 因 此 在 本 项 目 当 中 采 用 500Wp组 件 更 有 优 势 u工 商 业 屋 面 不 同 光 伏 组 件 安 装 容 量 、 发 电 量 以 及 LOCE成 本 对 比 分 析 对 比 高 效 组 件 助 力 屋 顶 分 布 式 平 价 上 网 项 目 地 点 河 北 望 都屋 面 形 式 户 用 屋 顶安 装 角 度 15度屋 面 坡 向 平 屋 顶280Wp组 件 布 置 400Wp组 件 布 置 500Wp组 件 布 置屋 面 组 件 安 装 形 式 u户 用 分 布 式 不 同 光 伏 组 件 安 装 容 量 、 发 电 量 以 及 LOCE成 本 对 比 分 析 对 比 高 效 组 件 助 力 屋 顶 分 布 式 平 价 上 网项 目地 点 屋 顶 面积 /㎡ 组 件 功率 /Wp 组 件 尺 寸/mm 安 装 组件 数 量 支 架 数 量 基 础混 凝 土 屋 面防 水 逆 变 器 数量 /型 号 光 伏 电 缆长 度 屋 面 桥 架长 度 安 装容 量/KW 首 年 利 用小 时 数 /h 单 瓦 造价 元/W LCOE元/kWh望 都 147.9 280 1650 992 35 45 380kg 0.35m³ 51㎡ 1 10KW 50m 7m 12.6 1148.6 2.98 0.244 望 都 147.9 400 2015 996 35 45 414.2kg 0.45m³ 51㎡ 1 15KW 72m 7m 18.0 1172.1 2.71 0.218 望 都 147.9 500 2187 1102 30 45 450.3kg 0.45m³ 51㎡ 1 20KW 76m 7m 22.5 1182.8 2.59 0.205 从 这 个 对 比 可 以 看 到 采 用 500Wp光 伏 组 件 对 于 同 一 个 屋 顶 ， 装 机 容 量 与 280Wp光 伏 组 件比 增 加 一 倍 ， 首 年 利 用 小 时 数 提 升 约 2.9， 单 瓦 造 价 降 低 约 14， LOCE成 本 约 降 低 16，因 此 在 本 项 目 当 中 采 用 500Wp组 件 更 有 优 势 u户 用 分 布 式 不 同 光 伏 组 件 安 装 容 量 、 发 电 量 以 及 LOCE成 本 对 比 分 析 对 比 某 汽 车 制 造 园 区 屋 面 为 TPO防 水 屋 面 ， 厂 房 建 设 时 已 为 光 伏 电 站 建 设 预 留 了 钢 支 墩 。支 架 形 式 为 平 铺 ， 此 方 案 虽 然 布 置 容 量 多 ， 但 最 终 测 算 后 项 目 收 益 率 并 不 能 满 足 业 主 方的 要 求 。为 提 高 项 目 收 益 ， 各 专 业 主 要 进 行 了 7项 优 化 项 目 优 化 案 例Ø 将 一 次 设 备 布 置 于 原 10KV配 电 室 内 ， 取 消 一 次 设 备 预 制 舱 ；Ø 精 简 一 次 设 备 ， 取 消 站 用 变 柜 ， 改 由 从 厂 区 变 压 器 的 低 压 侧 取 2路 电 源 。Ø 优 化 组 屏 方 案 ， 二 次 屏 柜 减 少 6面 。 Ø 采 用 1500V系 统 ， 降 低 线 缆 用 量 ， 提 升 系 统 效 率 。Ø 优 化 结 果 经 过 方 案 优 化 ， 虽 然 工 程 总 造 价 提 升 约 9， 但 年 利 用 小 时 数 提 高 约 14.5，最 终 项 目 收 益 率 提 升 约 10， 优 化 效 果 明 显 。项 目 优 化 案 例 3.988 4.355优 化 前 优 化 后单 瓦 造 价（ 元 /W） 950.9 1088.8优 化 前 优 化 后年 利 用 小 时 数（ h） 7.54 8.28优 化 前 优 化 后项 目 投 资 财 务 内 部 收 益 率（ 税 后 ）（ ）9 14.5 10 以 上 是 我 们 在 从 事 光 伏 电 站 设 计 工 作 中 的 一 些 设 计 经 验 总 结 ， 观 点 不 妥 之处 ， 恳 请 各 位 专 家 、 同 行 批 评 指 正 。 我 们 也 同 样 期 盼 着 能 与 各 位 业 内 同 行 有 更 深 的 交 流 和 合 作 机 会 ， 谢 谢 结 语河北能源工程设计有限公司 HeBei Energy Engineering Design Co., Ltd.张艳杰 13331391955
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