屋顶为王下降低度电成本的设计新思路

根据国家能源局统计，2017年1季度，分布式光伏装机达到2.43GW，相对于2016年同比增长了148%；有机构预测，2017年全年的分布式装机在9GW以上，相对于2016年增长100%以上。分布式光伏项目迎来快速发展期。

地面电站的租金，一般在300~500元/亩之间，折合0.45~0.75元/ m²。而分布式光伏项目的屋顶租金要远高于这一标准。随着分布式光伏项目受市场热捧，优质屋顶越来越难得，屋顶租金越来越贵。部分企业在投标中甚至给出10元/m²的屋顶租金。在此情况下，设计是更多的会追求更高的“单位面积发电量”，或者更低的“度电成本”。本项目将从这两个角度进行讨论。

1、项目场址

假设项目位于山东烟台，水平面年总辐射量为1460kWh/m²；

2、项目规模与屋顶租金

项目规模为3MWp，10kV并网，工业混凝土屋顶，年租金为6元/m²；采用60片型号为270Wp的光伏组件。

3、项目电价

如果全额上网，则电价为0.85元/kWh（含税，下同）；

如果自发自用、余电上网，则自用部分按照山东10kV的工商业电价0.7489元/kWh九折考虑，为0.674元/kWh；上网部分按照0.3729元/kWh；全部电量考虑0.42元/kWh的国家补贴。

1、优化倾角设计

根据当地太阳能资源的分布情况，当固定倾角为32°时，倾斜面接受的辐射量最大；此时，

     如果倾角降低，将导致发电量降低；然而同时，占地面积将减少。对倾角为5°~32°时，项目单位面积的发电量进行计算，结果如下表。

表1：不同倾角时的单位面积年发电量

2、使用高转化效率组件

使用高转化效率组件是提升单位面积发电量最有效的方法。表1中数据时采用270Wp组件为基础进行计算，若采用300Wp的高效组件，则5°~32°时单位面积的发电量如表2所示。

表2:采用高效组件的单位面积发电量

采用270Wp组件和300Wp组件时，单位面积发电量的对比如下表所示。

表3：不同型号组件单位面积发电量对比（单位：kWh/m²）

单位面积的产出量提高，体现了对有限屋顶的集约化利用；然而，其中一个重要原因是安装量增加，投资密度加大。因此，单位投资产出比更能体现投资的经济性。

无论是倾角降低还是使用高效组件，都会使项目占地面积减少，因此

然而，由于两项影响较少，下文暂不考虑。

项目投资分初始投资和年运营成本两部分，改变倾角和使用高效组件，会带来两部分的变化，从而改变资金的投入产出比。

1、改变倾角对产出比的影响

由于项目规模不变，因此初始投资不变。

倾角变化的主要影响为非最佳倾角带来发电量降低、减少占到从而节约租金。将两项对比如下表。

表4：改变倾角对年租金的影响

为了寻找技术经济的最佳倾角，对25°~32°时的情况进行详细分析，如下表所示。

表5：倾角为25°~32°时技术经济分析

可见，在如今屋顶租金高昂的情况下，适当降低安装倾角，减少发电收入，但增加装机容量从而减少屋顶租金，会提高项目的投入产出比，降低度电成本。

2、高效组件对产出比的影响

使用高效组件可以带来两方面的影响：

3MW的项目采用270Wp组件和300Wp组件的初始投资不相同的部分进行简单对比，如下表所示。

表6：采用不同型号组件初始投资差异

说明：按照目前情况，高效比普通贵0.2元/W考虑。

从上表可以看出，高效组件的初始投资仍比普通组件贵19.65万元，折合6.55分/Wp；然而，使用高效组件后，未来的年屋顶租金会大大降低，不同倾角时的年租金差异如下表所示。

表7：采用不同组件的年租金变化

通过对比可以发现：

3MWp项目使用高效组件虽然初始投资增加了19.65万元，但年屋顶租金可以节省2.987~3.306万元左右，折合初始投资29.32~32.46万元。因此，使用高效组件可以实现20年内减少10~13万的总投资，折合20年平均的度电成本降低了0.11~0.15分。

由于分布式光伏项目投资快速增加，优质屋顶受热捧，租金连年看涨。在此情况下，屋顶租金对项目收益产生较大影响。通过研究发现，在设计上的改进，可以提高项目的经济性。

在本文假设的项目条件下：

可见，在目前的屋顶租金水平下，降低方阵倾角，使用高效组件都可以有效提高单位面积的发电量，并能提高资金的投入产出比，降低度电成本。