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光伏电站内不同光伏支架形式数量占比的研究

摘要：光伏支架形式不同时会对土建工程量、电气工程量等产生一定影响。针对位于不同太阳能资源区的光伏电站，在光伏电站总装机容量不变的情况下，根据固定式与平单轴跟踪式光伏支架数量占比的变化趋势，对光伏电站全寿命周期内2种光伏支架形式在不同数量占比下的光伏电站初始投资额与25年平均发电量的增益值及增幅进行计算，并得出对应的光伏电站发电量及土建工程量、电气工程量等的变化趋势；最后得出在不同太阳能资源区光伏电站全寿命周期内全资财务内部收益率(税后)较优(大于等于8%)时平单轴跟踪式光伏支架的数量占比范围，为工程建设的最经济性投资提供参考依据。

关键词：光伏支架；固定式；平单轴跟踪式；光伏电站；数量占比

在光伏电站中，平单轴跟踪式光伏支架和固定式光伏支架搭配使用的情况越来越普遍。当光伏电站采用的不同形式的光伏支架数量占比不同时，光伏电站的发电量及土建工程量、电气工程量也会随之发生变化。与光伏电站全部采用固定式光伏支架时相比，其全部采用平单轴跟踪式光伏支架时的发电量相对较高，但对应的土建工程量、电气工程量投资并非最经济化。本文根据中国太阳能资源区的特点，对固定式与平单轴跟踪式光伏支架的数量占比在一定范围内变化时，光伏电站全寿命周期内全资财务内部收益率(税后)较优时的数量占比范围进行了分析，以便于为不同太阳能资源区内光伏电站的经济性投资提供参考依据。

1、不同光伏支架形式介绍

光伏电站采用固定式光伏支架的优点是施工现场安装方便、光伏支架结构简单、占地面积小、租地费用少等；缺点是不能跟踪太阳高度角变化，对太阳能资源的利用率略低。单轴跟踪式光伏支架形式主要分为平单轴跟踪式和斜单轴跟踪式。平单轴跟踪式光伏支架是指单轴的转轴与地面所成角度为0°，斜单轴跟踪式光伏支架是指单轴的转轴与地面成一定倾角。与平单轴跟踪式光伏支架相比，斜单轴跟踪式光伏支架的成本较高，抗风性相对较差。因此，光伏电站采用单轴跟踪式光伏支架时通常选择平单轴跟踪式光伏支架[1-3]。

综上所述，本文对位于3类太阳能资源区的光伏电站中不同形式光伏支架按一定数量占比时，光伏电站在全资财务内部收益率(税后)较优(大于等于8%)条件下的数量占比范围[4]进行研究。其中，Ⅰ类太阳能资源区以青海省海西州的德令哈地区(37.37°N、97.24°E)为例，Ⅱ类太阳能资源区以河北省张家口市的张北县(41.29°N、114.62°E)为例，Ⅲ类太阳能资源区以上海地区(31.4°N、121.47°E)为例。

2、边界条件

以上述3个已选定的地区为例，进行如下假设：光伏电站的交流侧装机容量为50MW，由16个3.125MW光伏子阵构成；采用高效p型单晶硅光伏组件，配套3125kW的箱逆变一体机，并且固定式与平单轴跟踪式光伏支架搭配使用。

目前，PVsyst软件的光伏电站发电量模拟结果具有较高的准确性，被广泛认可。本文采用PVsyst软件7.2版本来模拟计算3个选定地区光伏电站25年全寿命周期内的发电量及系统效率。在计算逐年发电量时，仅考虑各年的光伏组件功率衰减情况，其他影响因素认为保持不变。

根据PVsyst软件自带的Meteonorm8.0版本提供的年水平太阳辐射量数据：德令哈地区为1804.9kWh/m2，张北县为1581.2kWh/m2；上海地区为1268.8kWh/m2。

固定式光伏支架与平单轴跟踪式光伏支架的数量占比方式为：以0%为平单轴跟踪式光伏支架的最低数量占比，每次的增幅为20%，最终增至100%，即研究平单轴跟踪式光伏支架的数量占比分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%时光伏电站的发电量及经济性，以便于得到位于不同太阳能资源区的光伏电站的固定式光伏支架与平单轴跟踪式光伏支架的最佳数量占比。

3、2种光伏支架类型不同数量占比对光伏电站发电量、工程量投资的影响

拟建光伏电站中，单个固定式光伏支架上放置52块光伏组件，以“2×26”的方式竖向排布；单个平单轴跟踪式光伏支架上横向排布52块光伏组件。下文计算时通过调整采用不同光伏支架的光伏方阵数量来调整光伏电站中固定式光伏支架与平单轴跟踪式光伏支架的数量占比。

3.1发电量变化情况

3.1.1德令哈地区

利用PVsyst软件模拟位于德令哈地区的光伏电站的发电量，其中，固定式光伏支架采用最佳倾角38°，平单轴跟踪式光伏支架的跟踪角度为±45°。对平单轴跟踪式光伏支架在不同数量占比下德令哈地区光伏电站25年的平均发电量进行对比，具体如图1所示。

从图1可以看出：随着平单轴跟踪式光伏支架数量占比的增加，德令哈地区光伏电站的25年平均发电量也不断增加，基本呈近线性变化。

以德令哈地区光伏电站中平单轴跟踪式光伏支架数量占比为0%、固定式光伏支架数量占比为100%时的25年平均发电量为基准，对