論光伏組件安裝角度對電站投資收益的影響

高丹 國電南京自動化股份有限公司

光伏電站的投資收益主要考慮三個方面：建設成本、運維成本、電量收入，建設成本包含設備及安裝工程、土建工程以及工程建設其他費用；運維成本主要包含人員工資、維修費、攤銷費、保險費、材料費、運維其他費用等等；而影響發電量的因素同樣有很多，主要有組件安裝角度、灰塵污染、陰影遮擋等等。這其中組件的安裝角度對建設成本及電站的發電量均有影響，因此本文主要討論安裝角度對光伏電站的投資影響。

光伏組件的安裝角度包括兩個角度：傾角與方位角。傾角：光伏方針與水平地面之間的夾角；方位角：光伏組件的垂直面與正南方向的夾角。傾角與方位角的變化都會一定程度的影響著發電量，而傾角的變化還會對建設成本造成一定的影響。

一、方位角影響

光伏電站中方位角是太陽能電池方陣實際朝向（即組件垂直面）與正南方向之間的夾角，在同一傾斜角度下，不同的方位角光伏組件平面所接受的輻射量不同，接受光照時間最長的為最佳方位角。

在現今的光伏電站設計中，大部分的電站組件的方位角均朝向正南方向，以此接收最長的太陽光照時間，而隨著山地光伏的大量出現，山體的復雜性，以及屋頂分布式光伏的大規模發展等等都促使著組件的方位角需依據具體情況而做出改變。

對比組件方位角主要考慮發電量對電站的投資影響，以江蘇地區某10MW光伏電站為例，利用PVSYST模擬方位角從-90°～+90°變化時，輻射量所產生的變化。

由以圖1可以看出：

1.方位角朝正南方向時輻射量最大；

2.方位角朝東或朝西對輻射量的影響相同；

3.輻射量的變化呈拋物線曲線，即方位角逐漸增大時，輻射量的損失速度逐漸加快；

4.對于分布式光伏及山地光伏，在輻射量損失不大的情況下可考慮一定程度的方位角變化。

圖1 不同方位角對應的輻射量曲線圖

二、傾角影響

傾角簡而言之是光伏組件與水平面直接的傾角，不同的傾角光伏組件接收的輻射量不同，接受到最大輻射量的傾角稱之為最佳傾角。光伏電站設計時一般考慮按最佳傾角設計以此獲得最大發電量，但傾角的變化極大程度的影響著電站的建設成本及后期運維的發電量收入。隨著平價光伏時代的來臨及各個地區不同的上網電價計算方式，如何選擇最優傾角成為光伏電站設計的重中之重。

光伏電站的傾角影響著電站建設的支架、電纜、土地成本及發電量收入，下面以新疆地區為例，簡述傾角變化時其建設成本及電量的變化趨勢。

新疆鄯善地區最佳傾角為38°，但經過土地利用面積、光伏支架前后排間距、上網電量等方面的綜合評估計算出最佳經濟性傾角為26°。靜態投資減少主要包括土地租金稅金、電纜、支架、圍欄、道路等。26°傾角相對于38°傾角輻射量減少約2.08%。

從表1可以看出傾角由38°減小到26°，雖然損失了一定量的發電量，但是由于減少了土地面積的使用，靜態投資相應減少；同時依據新疆地區保障小時數的上網電價計價方式，上網電價變高，最終計算結果顯示項目的整體收益率采用26°傾角方案稍優。同時，傾角變化雖然導致項目20年總發電量減少，但是可相應減少土地使用稅的繳納，使得項目度電成本有所降低。

從以上分析可看出，獲得最大輻射量的傾角不一定是項目的最優經濟角度，由于現在地面電站大多受制于土地面積大小及租金高低，且國家發布了《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》有關事項的補充通知，財建〔2020〕426號文件，光伏電站的新能源補貼需以合理利用小時為準，并不是傳統意義上的發電越多越好。故光伏電站的傾角在針對不同項目而言需擇優選擇傾角的大小，以獲取最大收益。

表1 不同傾角方案對應的經濟性對比

三、結論

1.光伏電站的方位角以正南方向為最優，在山地及屋面等朝向不一的環境，可適當改變方位角。

2.光伏電站的傾角需結合電站的外部條件進行進一步的技術經濟比較才可確定。