论光伏组件安装角度对电站投资收益的影响

高丹 国电南京自动化股份有限公司

光伏电站的投资收益主要考虑三个方面：建设成本、运维成本、电量收入，建设成本包含设备及安装工程、土建工程以及工程建设其他费用；运维成本主要包含人员工资、维修费、摊销费、保险费、材料费、运维其他费用等等；而影响发电量的因素同样有很多，主要有组件安装角度、灰尘污染、阴影遮挡等等。这其中组件的安装角度对建设成本及电站的发电量均有影响，因此本文主要讨论安装角度对光伏电站的投资影响。

光伏组件的安装角度包括两个角度：倾角与方位角。倾角：光伏方针与水平地面之间的夹角；方位角：光伏组件的垂直面与正南方向的夹角。倾角与方位角的变化都会一定程度的影响着发电量，而倾角的变化还会对建设成本造成一定的影响。

一、方位角影响

光伏电站中方位角是太阳能电池方阵实际朝向（即组件垂直面）与正南方向之间的夹角，在同一倾斜角度下，不同的方位角光伏组件平面所接受的辐射量不同，接受光照时间最长的为最佳方位角。

在现今的光伏电站设计中，大部分的电站组件的方位角均朝向正南方向，以此接收最长的太阳光照时间，而随着山地光伏的大量出现，山体的复杂性，以及屋顶分布式光伏的大规模发展等等都促使着组件的方位角需依据具体情况而做出改变。

对比组件方位角主要考虑发电量对电站的投资影响，以江苏地区某10MW光伏电站为例，利用PVSYST模拟方位角从-90°～+90°变化时，辐射量所产生的变化。

由以图1可以看出：

1.方位角朝正南方向时辐射量最大；

2.方位角朝东或朝西对辐射量的影响相同；

3.辐射量的变化呈抛物线曲线，即方位角逐渐增大时，辐射量的损失速度逐渐加快；

4.对于分布式光伏及山地光伏，在辐射量损失不大的情况下可考虑一定程度的方位角变化。

图1 不同方位角对应的辐射量曲线图

二、倾角影响

倾角简而言之是光伏组件与水平面直接的倾角，不同的倾角光伏组件接收的辐射量不同，接受到最大辐射量的倾角称之为最佳倾角。光伏电站设计时一般考虑按最佳倾角设计以此获得最大发电量，但倾角的变化极大程度的影响着电站的建设成本及后期运维的发电量收入。随着平价光伏时代的来临及各个地区不同的上网电价计算方式，如何选择最优倾角成为光伏电站设计的重中之重。

光伏电站的倾角影响着电站建设的支架、电缆、土地成本及发电量收入，下面以新疆地区为例，简述倾角变化时其建设成本及电量的变化趋势。

新疆鄯善地区最佳倾角为38°，但经过土地利用面积、光伏支架前后排间距、上网电量等方面的综合评估计算出最佳经济性倾角为26°。静态投资减少主要包括土地租金税金、电缆、支架、围栏、道路等。26°倾角相对于38°倾角辐射量减少约2.08%。

从表1可以看出倾角由38°减小到26°，虽然损失了一定量的发电量，但是由于减少了土地面积的使用，静态投资相应减少；同时依据新疆地区保障小时数的上网电价计价方式，上网电价变高，最终计算结果显示项目的整体收益率采用26°倾角方案稍优。同时，倾角变化虽然导致项目20年总发电量减少，但是可相应减少土地使用税的缴纳，使得项目度电成本有所降低。

从以上分析可看出，获得最大辐射量的倾角不一定是项目的最优经济角度，由于现在地面电站大多受制于土地面积大小及租金高低，且国家发布了《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》有关事项的补充通知，财建〔2020〕426号文件，光伏电站的新能源补贴需以合理利用小时为准，并不是传统意义上的发电越多越好。故光伏电站的倾角在针对不同项目而言需择优选择倾角的大小，以获取最大收益。

表1 不同倾角方案对应的经济性对比

三、结论

1.光伏电站的方位角以正南方向为最优，在山地及屋面等朝向不一的环境，可适当改变方位角。

2.光伏电站的倾角需结合电站的外部条件进行进一步的技术经济比较才可确定。