五大因素提高戶用光伏發電站的收益

文 // 陳大英 漢能控股集團有限公司 陳燕霞 河南地和置業有限公司 陳大鵬 漯河市源匯區水利局

戶用光伏發電隨著分布式光伏電站的普及得到了快速發展，與工商業光伏電站相比，戶用光伏發電收益成為發展的瓶頸。本文通過對具有代表性的戶用光伏電站的持續監控，找出了影響戶用光伏電站投資收益的主要因素，并通過實例對各因素做了深入分析。通過研究表明，除了考慮降低設備投資外，還可以通過降低服務和運維費用、提高電站質量、優化設計提升發電效率、優先選擇高電價用戶和提升光伏發電自用比例等措施來提高戶用光伏電站的收益水平，促進該細分市場快速健康發展。

戶用光伏電站具有建設周期短、手續少、收益發放得到優先保證等優勢；但同時，因項目分散、容量小，也存在設備采購費用高、服務與建設費用高、民用電費價格低等問題。隨著光伏組件及系統成本的快速下降，大規模光伏電站投資收益狀況持續改善，在2013年國家一系列政策的刺激下，光伏并網量從2012年底的4.198GW快速增長到2013年底的16.317GW。

在沒有額外補貼情況下，戶用光伏電站的投資與收益尚不理想，多地已建戶用電站投資回收期均在10年以上。如何在現有政策及市場條件下提高戶用光伏電站的收益，已成為激發該細分市場可持續發展的關鍵因素。

1 影響戶用電站收益的主要因素

目前，國內戶用光伏電站收益率常被簡單化和夸大，許多人僅考慮初始投資，并理想的認為光伏電全部自用來計算收益，但這與實際情況會存在很大偏差。

影響戶用電站收益的因素較多，主要包括：① 初始投資與運維投資，包括設備投資、服務及施工費用等。② 發電量，包括實際年發電量、壽命期內年均發電量、電站壽命等。對于電站年發電量，天氣情況、電站設計、組件與系統部件的質量等都會產生影響。后兩者還會影響長期發電量及電站壽命。③ 居民電價及上網電價，本文樣本電站對應的河南本地電價情況。④ 光伏電自用比例。

2 樣本電站概況

為實際考察戶用光伏電站的建造和運行狀況，我們以2013年在河南漯河相鄰區域建設的兩個樣本電站（圖1、圖2）為例，分析其在不同的條件下的影響戶用光伏電站收益的主要因素。

兩個樣本電站設計中綜合考慮了屋頂可裝面積和區域，用電負荷靜態、動態特點，電站對比測試等多種考慮，電站概況信息如表1。

圖1 樣本光伏電站A

圖2 樣本光伏電站B

表1 光伏電站基本信息

2.1 安裝容量設定

戶用系統用電需求與光伏發電匹配度相對較差，為降低初投資、提高自用比例，同時考慮可安裝面積，本項目初裝容量選擇為1.7kW和1kW。

3）中國女籃主力中鋒、大前鋒得分能力強，而主力小前鋒2分球出手數、得分能力及組織后衛和得分后衛的3分球得分能力、出手數均低于日、澳女籃。

2.2 逆變器與光伏組串匹配設計

本項目常規逆變器選擇1.5kW，考慮到當地輻照資源、氣候特點、逆變器性能，直流端裝機為1.715kW，配比近1：1.14，使逆變器盡可能工作在最佳狀態，同時降低一定成本。

2.3 安裝角度設定

兩個項目均為平屋頂，一個安裝角度為10°，另一個設定為30°，接近最佳傾角。

由于城市霧霾天氣的增多以及污染的加重，輻照對角度的敏感度下降，且降低角度可減小風載荷。但是傾角的降低，會使組件自潔能力降低、積灰，同時造成各月產生電力不均衡的問題。

另外，為確保戶用電站在缺乏本地化專業售后服務情況下穩定運行，特別在主要產品品質上做了特別控制，所選組件、逆變器和專用線纜等均為主流知名品牌。

3 樣本電站數據分析

3.1 初投資與維護費

以樣本電站A和B為例，因部件供貨商及安裝服務商不在本地，電站儲存運輸費和施工安裝費明顯高于常規電站，合計占比超過20%，對建造成本構成重大影響。相關數據如表2所示。

戶用電站需要定期巡檢和常規維護。樣本電站B組件表面灰塵積聚明顯，春季超過1個月不清洗，天氣連續晴好下，電池組件清洗后瞬時直流功率提高15%。假定每年外來服務人員巡檢和清洗6人次，年維護費額外支出近10%。

3.2 發電量分析

電站主要部件均采用知名廠商產品，運行1年，沒有出現故障。多年發電能力仍有待驗證。

系統設計對發電量有影響，2014年1～11月樣本電站發電量如表3所示。

2014年近1年的運行后，電站A每kWp發電量比電站B低6.3%，系統設計及部件選型有較大影響。

① 霧霾對光伏系統影響較大，電站所在地2月霧霾嚴重，每kWp日均發電量僅為正常天氣下的10%。

② 雖然霧霾及空氣質量不佳使傾角對組件面輻照量影響變小，但與理論值2.2% （MN60全年理論輻照值差值）相比，低傾角電站實際發電量下降更多，高緯度地區可適當增大傾角。

③ 微型逆變器在平整屋面無遮擋條件下，全年發電增益不明顯，但隨著惡劣天氣增多，有一定優勢。

④ 安裝戶用電站的城市區域灰塵積聚明顯，10°低傾角安裝，組件自潔能力差。無維護狀態下，預計灰塵影響可達10%。

表2 樣本電站各費用占比

表3 樣本電站發電數據統計（kWh/kWp）

表4 樣本電站光伏電自用比例

表5 全國部分戶用電站光伏電自用比例

3.3 居民用電價格

樣本電站A與B所屬居民2013年年用電量分別為4060kWh和681kWh，前者超出河南省第三檔電價，其中2160～3120kWh電費為0.61元/kWh，超過3120kWh部分電費為0.86元/kWh。

假定同一光伏電站分別為A和B住戶供電，則發電總收益最大相差30%。

3.4 光伏電自用比例

居民用電習慣與光伏發電曲線存在一定偏差，戶用光伏電站容量與光伏電自用比例不存在簡單的對應關系。一般來說，居民用電量越大、光伏電站容量較小，則光伏電自用比例越高。

光伏電自用比例高，可顯著提升電站收益。以A電站為例，光伏電自用比例分別為50%和30%時，光伏發電收益最大相差超過10%。

截止2014年11月，樣本電站A和B 光伏電自用比例如表4。

在全國多地已建戶用電站公開的數據中，光伏電自用比例主要集中在30%左右（表5）。

實際案例中，提高光伏電自用比例，可從以下幾點因素考慮：① 合理選擇電站裝機容量；② 選擇用電量高的用戶；③ 選擇家中白天有用電需求的用戶；④ 改變不受時間影響的電器用電時間；⑤必要時根據用電習慣調整光伏組件朝向，調整發電優勢時段。

4 結論

戶用光伏系統長期持續快速發展要根本上依靠市場驅動，投資收益是重要因素。戶用光伏電站投資收益不是片面降低初投資，需要從5個方面優化：

①優化商業模式降低初投資，包括降低系統采購成本及服務、運維等費用。

② 確保電站質量，提高電站在全壽命周期內的發電量。

③ 因地制宜優化設計，提升電站發電效率。

④ 優選用電量高的住戶安裝，提高發電收益。

⑤ 優化光伏發電與居民用電的匹配性，提升光伏電自用比例。