EPC模式分布式光伏发电技术经济探析

北京燃气能源发展有限公司 荆 奇

1 引言

光伏发电站作为一种利用可再生能源发电技术，在当前我国能源消费结构优化过程中，发挥着重要的作用。现阶段，为进一步提升光伏发电站的经济效益，将一批新模式融入分布式光伏发电站的建设工作当中，已经成为一项极为必要的工作。

2 将EPC 模式应用到分布式光伏发电技术中的意义

在电子技术不断发展的背景下，各种电子设备得到了广泛的应用，这一情况的出现使得人们对电力资源的需求量不断增长，但受化石能源日渐短缺、传统火力发电技术产生电能的成本不断增加、构建清洁低碳社会等因素的影响，人们对清洁可再生能源的需求越发迫切。现阶段，为切实降低电能资源的供应成本，满足人们对电力资源的实际需要，分布式光伏发电技术作为一种清洁可靠的电能供应技术，受到了人们的广泛欢迎。

并且，随着近年来分布式光伏发电站建设逐渐步入到规模化建设应用阶段，人们已经发现相较于常规的发电技术，分布式光伏发电技术在节能减排方面，有着极为明显的社会经济效益与生态环境效益，并且随着科学技术的不断发展进步，分布式光伏发电站装机成本与系统造价正在逐年下降，这一情况的出现，进一步提升了节能服务的发展潜力，为EPC 模式的应用提供了有效的支持。具体来说，EPC 模式是一种以市场为基础的全新节能机制，在实际应用过程中，可以用节约的能源费用支付节能项目的成本，在节能低碳社会发展的过程中，EPC模式不仅与分布式光伏发电技术有着较高的适配性，还可以为市场化节能新机制的发展添加新的活力与生机[1]。

3 将EPC 模式应用到分布式光伏发电技术中的实例

本文主要以校园分布式光伏发电站的安装情况为例，介绍了将EPC 模式应用到分布式光伏发电体系建设工作中的具体方法，然后对这一技术的经济性进行了分析，从结果中可以了解到，随着近年来光伏发电技术的不断优化，光伏发电站建设成本不断下降，将EPC 模式应用的分布式光伏发电站建设工作中，能够进一步提升该发电站的投资价值，保证该项目的盈利符合预期需要。

3.1 项目概况

分布式光伏发电站位于某高校校区内，据调查统计数据可知，该高校在2019年用电量达到了638.4万kWh，该校所在地区的居民电价为1kWh/0.65元，2019年该校每天平均用电量达到了17479.49kWh，年最大负荷为12.89MW，2019年电费支出在370万元，每天下午六点到次日凌晨为该校电力负荷高峰时段，在用电高峰时段，电网存在电力供应稳定性较差的问题。同时，随着该高校规模的不断扩大，学校对于电能的消耗呈现逐年上涨趋势，高校原本配置的电负荷设备已经无法满足当前高校的实际电力使用需要，考虑到对电负荷设备体系进行改造或者新建的投资成本相对较高，为了在满足该校用电需要的基础上，降低用电成本，校园决定将EPC 模式引入到该校分布式光伏发电站当中，实现能源的有效节约[2]。

在使用EPC 模式对学校分布式光伏发电站进行优化的过程中，相关工作人员先对该校的供配电系统进行了全面的分析，明确了系统在应用过程中的能耗情况。然后在明确了分布式光伏发电站的具体工作特点，以及校区建筑屋顶面积条件的基础上，提出了建设屋顶分布式光伏发电站的电力供应方案，并将EPC 模式应用到光伏发电站的改造工作中，通过令该校区的电力资源实现“自发自用，余电上网”的方式，减少该校区的用电成本。

3.2 系统方案

光伏发电技术作为一种清洁可靠的电能供应技术，在绿色低碳社会建设工作推进的过程中，受到了人们的广泛关注。现阶段，为进一步提升光伏发电技术的应用经济效益，以EPC 模式为基础构建分布式光伏发电站，实现光能与电能的高效转化，成为切实降低光伏发电站投资成本，提高其投资回收率的有效方式之一。

3.2.1 系统构成

光伏组件、逆变器、电池组件、连接电缆、支架等设备共同组成了该校区的分布式光伏发电系统，其中光伏组件是该系统中的核心部件，承担着将光能转化成电能的重要任务，在本次工程项目过程中，太阳能电池板为HR-250P-24/Ba 多晶硅光伏组件，这种光伏组件的单体峰值功率为250W，转化效率在16%以上；同时逆变器作为汇集光伏组件产生的直流电，并将其转化为可供普通电气设备使用的交流电的重要设备，在分布式光伏发电系统中起到了十分重要的作用。该校区的分布式光伏发电系统设备与区域建筑物进行了有效的组合，在不影响建筑本身美观性的同时，将发电系统与小区用电设备、当地配电系统等部分相链接。这一情况的出现，使得该校区的光伏发电系统逆变器在应用过程中，可有效实现最大功率的点跟踪，具体来说在天气状况良好，光照强度较高的情况下，逆变器可以将自身转化的多余交流电注入电网系统中，实现电能供应的补充；在阴天或夜晚这类光照强度较弱的情况下，则可以将电网中的电能传输至该校区中，满足该校区的用电需要[3]。

3.2.2 装机容量

该校区所处地区年平均日照约为84d，日照百分率为50%±5%，年平均辐射量达到了4806MJ/m2。在该校区前期分布式光伏发电系统选址的过程中，选取的建筑屋顶面积在21050m2左右，经过现场勘察可以了解到，该校区分布式光伏发电组件所占区域面积约为11270m2，屋顶规划的装机总量为1.0MW。为保证分布式光伏发电设备的安装工作不会对校区整体建筑的安全性造成不利影响，并且需要尽量避免组件的安装，影响建筑整体的美观性，因此在经过工程计算与实测试验后，总数为4120组的分布式光伏发电系统电池组件被安装在实验楼顶部的空置区域，其安装方式为固定安装，安装倾角为29°，该项目的光伏电池组件总数为4120组，总装机量达到了1030kW。同时，该系统中共有两台并网逆变器，均分散放置在空置区，其规格型号为KSG-300K。此外，交流汇流箱的数量为4台，其规格型号共有两种，分别为三进一出与两进一出。

3.2.3 光伏列阵间距

在分布式光伏发电系统的设计安装过程中，为切实提升太阳能的转化效率，为保证光伏列阵能够发挥最大的效果，在开展间距计算工作时，可以参照《CNCA/CTS0016—2015并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》，明确光伏列阵布置时的遮挡限定条件。具体来说，在该校的分布式光伏列阵间距计算过程中，不遮挡设计原则可以按照冬至日9：00～15：00点原则设计，具体的计算公式为：D=LcosA+LsinA（0.07tanφ+04338）/（0.707-0.4338tanφ），式中L 指的是太阳能电池板的斜面长度，单位：mm；D 指的是两排方阵之间的距离，单位：mm；A 指的是方阵的倾角，在该校分布式光伏发电系统布置过程中，取值为29度；φ 指的是该校所在地区的纬度，取值为34.44°。将上述数值代入到公式当中，可以计算得出该校光伏列阵的间距D=1850mm。

3.2.4 光伏方阵并网接入方案

为了切实降低该学校在电力资源消耗方面产生的成本，将校区内的光伏发电体系与电网体系进行有效的连接，令光伏发电设备产生的多余电量传输至当地电网体系当中，成为一项极为必要的工作。在明确该校区所在地区的太阳能辐射条件、建筑的具体结构形式、配电系统的具体情况，以及校区的用电负荷等信息的基础上，为保证分布式光伏发电项目的建设情况能够满足该学校的实际需要，该项目工程主要由4个257.5kW 的子系统共同组成，其中每个子系统都包含一台并网逆变器与一台隔离升压变压器，经过汇流后将其与并网逆变器相连接，从而使直流电转变为能够满足电网实际需要的10kV三相交流电，然后将其输入到光伏发电站的内配电室内，再经由一回出线实现交流电到电网系统的电量传输，从而实现校区光伏发电系统的并网。在该电网系统中，应用的计费关口电能计量装置以及电流互感器、电压互感器的准确等级为0.2S 级，为实现光伏电池列阵、并网系统与电力系统的集中管控，在设计安装过程中，该高校将光伏发电项目中控室设置在实验楼内，并且通过安排专人对系统数据信息进行实时监控的方式，保证该学校电力供应的稳定性与安全性[4-5]。

3.2.5 项目运行测试

为保证该校分布式光伏发电项目的实际应用能够满足高校的具体需要，在完成分布式光伏发电系统的安装调试工作后，对其进行了一段时间的运行实践操作，截至目前，该项目的设备仍保持着良好的运转状态。为了更为全面地了解该项目设备的功率衰减情况与项目整体的发电情况，可以通过监测记录一段时间内光伏发电系统运转过程中，设备组件的状态参数，并对参数信息进行分析的方式，切实了解设备的运转状况。具体来说，在测试过程中，测试方法可以参照GB/T 18210—2000、CNCA/CTS0016—2015、IEC 62446—2009，同时为保证测试结果的准确性，可以通过人工测定与设备测定相结合的方式，切实了解一段时间内设备的具体参数信息。

如在实际监测过程中，为切实了解光伏组件表面与背板温度信息，可应用远红外相机配合pv900测试仪对温度数据进行自动记录与存储。为了了解逆变器、汇流箱等设备的运行参数时，可以通过人工瞬时读取记录的方式，保证参数记录的准确性。同时，在测定现场环境信息时，可应用太阳辐射测量TMR—ZS1A 气象生态环境监测仪对太阳辐射、分辨率、温度等信息进行测定；可应用PV900便携式太阳能I—V 测试仪，测定光伏组件的衰减功率。对测试结果进行分析可以发现，该校分布式光伏发电组件工作状态基本符合《光伏制造行业规范条件（2015年本）》对光伏组件功率衰减的要求。

3.3 经济性分析

在经过学校与EPC 公司友好沟通交流后，决定该校的光伏发电站采用节能效益分享型经济运转模式，具体来说，在该校光伏发电站建设投资全部由EPC 公司提供，在光伏发电系统投入使用后，由学校与公司按照1:9的比例分享光伏发电产生的经济效益，并且两方分享光伏发电效益的时长为15年，在15年后，光伏发电站的经营权与所有权全部移交给学校。将EPC 模式应用到该校分布式光伏发电站的建设工作当中，不仅使得光伏发电站的逆变并到低压电网后，可直接满足用户的用电需要，如果光伏发电设备转化的电量无法切实满足用户的用电需要则，可由电网企业按照当地的销售电价为用户提供电力资源。

在这种情况下，光伏发电设备转化的电力资源实现了就地消纳，在该校光伏发电系统建设过程中，光伏组件单价为2.2元/W，总投资成本为226.6万元、并网逆变器的单价约为1.85元/W，总投资成本为190.55万元、支架的投资成本为103万元、防雷设备的安装成本为50万元、安装成本为95万元、运输成本为32.3万元。在光伏发电站建设过程中，项目光伏组件的搭建方式为BAPV，这种组装方式有着耗时短、安装方便、安装成本偏低等优点，对系统总投资进行计算，可以发现系统的初期投资成本为697.45万元，折合装机单价约为6771元/kW。

对校区所在区域的日平均月辐射总量进行统计分析后可以得到，该地区分布式光伏发电系统年平均太阳辐射总量达到了5125.5MJ/m2，假设并网逆变器的转化效率为98%，光伏发电设备在使应用过程中，实际输出功率会受到各种因素的影响，假设光伏发电组件的输出功率会受到表面清洁度的影响，导致其功率损失K1=3%；会受到固定倾角的影响，导致其功率损失K2=8%；会受到方阵组合的影响，导致其功率损失K3=3%；会受到温度的影响，导致其功率损失K4=0.4%；会受到最大功率点偏移的影响，导致其功率损失K5=4%；会受到路线的影响，导致其功率损失K6=3%；会受到逆变器效率的影响，导致其功率损失K7=2%，若逆变器的转换效率为98%，对上述损失进行整理，可以得到该校光伏发电系统的综合发电效率K=78.68%。

同时，若设并网光电系统在第1年的发电量为Qi，则可以得到Qi=P×Ts×K×（1-λ）1-i，式中，Qi的单位：kWh；P 指的是系统的装机容量，单位：kW；Ts指的是光伏系统年峰值日照小时数，单位：h；K 指的是并网系统的综合效率系数；λ 指的是光伏发电系统的平均年衰减率，数据可以从《光伏制造行业规范条件（2015年本）》中获取。

该项目25年内积累的并网电量将达到30022.97万kWh，年均发电量将达到120.92万kWh。对该分布式光伏发电系统的各项费用进行综合后，可以了解到系统的总成本折现值为775.18万元，折合工程建造单价成本为7526元/kWh，供电成本为0.256元/kWh，净现值为7.33元/Wp，投资回收期为10.77年。此外，为了进一步提升该分布式光伏发电系统的盈利，在系统建设过程中，可以考虑国家或地方上网电价的补贴，从而达到提升项目收益率的目的。

总而言之，将EPC 模式应用到学校分布式光伏发电系统的设计安装工作中，即便在不考虑国家对上网电价进行补贴的情况下，在使用寿命范围内，并网发电项目的供电成本为0.256元/kWh，居民正常用电价格要低，这一情况的存在，有效降低了该校用电成本，提升了电力应用的经济性。