光伏項(xiàng)目支架方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析
——以寧夏某光伏發(fā)電項(xiàng)目為例

王可華 于學(xué)鵬 陳 云

（浙江浙能電力股份有限公司，浙江 杭州 310013）

一、寧夏地區(qū)及項(xiàng)目場(chǎng)地光資源情況

寧夏回族自治區(qū)位于我國(guó)西部的黃河上游，東鄰陜西省，西部、北部接內(nèi)蒙古自治區(qū)，南部與甘肅省相連，是我國(guó)太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)之一。寧夏地區(qū)的太陽(yáng)能資源因地域不同而變化較大，其特點(diǎn)是除賀蘭山、南華山及六盤(pán)山部分地區(qū)少于5000MJ/m2·a 外，其他各地區(qū)均高于5800MJ/m2·a。南部山區(qū)和灌區(qū)的銀川及周邊縣市，年日照總輻射介于5800～6000MJ/m2·a之間，中部干旱帶太陽(yáng)能資源最為豐富，年總輻射均高于6300MJ/m2·a。

本項(xiàng)目位于寧夏寧東靈武鎮(zhèn)，根據(jù)場(chǎng)址區(qū)域輻射數(shù)據(jù)顯示：年平均年總輻射為 6140MJ/m2。根據(jù)《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》確定的標(biāo)準(zhǔn)，屬于B等級(jí)“資源很豐富”區(qū)；太陽(yáng)能資源穩(wěn)定度為0.389，直射比為58.2%，太陽(yáng)能資源穩(wěn)定度為B等級(jí)，屬于穩(wěn)定等級(jí)；太陽(yáng)能直射比為B等級(jí)，屬于“高”等級(jí)。因此，本項(xiàng)目所在地太陽(yáng)能資源很豐富，直射比高并且穩(wěn)定，具備開(kāi)發(fā)利用的基本條件。

二、光伏支架形式簡(jiǎn)介及對(duì)比

光伏支架作為光伏發(fā)電支撐系統(tǒng)的重要元件，支架選型對(duì)光伏電站的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、建設(shè)用地指標(biāo)和建設(shè)規(guī)模都有很大影響，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。按照安裝方式可分為固定式和跟蹤式。其中，固定式可分為固定安裝式、傾角可調(diào)式；跟蹤式可分為平、斜單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式。

1.固定式支架，根據(jù)項(xiàng)目所在地地理位置、全年太陽(yáng)輻射分布的直接輻射和散射輻射比例等確定最佳安裝傾角，以此角度進(jìn)行固定安裝的方式。具有技術(shù)成熟、成本相對(duì)較低、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

2.固定可調(diào)式支架，根據(jù)項(xiàng)目所在地全年太陽(yáng)輻射分布情況，將全年分成若干時(shí)間段，在每一時(shí)間段內(nèi)，選取最大發(fā)電量的傾角并定期進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式。固定可調(diào)式支架的特點(diǎn)是兼顧了固定式和跟蹤式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，造價(jià)及運(yùn)維成本較低，能在一定程度上提高了發(fā)電量。

3.平單軸跟蹤支架系統(tǒng)，一種廣泛應(yīng)用于中低緯度地區(qū)的單軸跟蹤光伏支架形式，支架南北排布，旋轉(zhuǎn)軸水平布置，自東向西跟蹤太陽(yáng)角度變化，保證每一時(shí)刻入射角為最小值，以此來(lái)獲得較大的發(fā)電量，較固定式支架，理論上可提高發(fā)電量15%以上。

4.斜單軸跟蹤支架系統(tǒng)，一種廣泛應(yīng)用于中低緯度地區(qū)的單軸跟蹤光伏支架形式，支架南北排布，可采用聯(lián)排設(shè)計(jì)或獨(dú)立排設(shè)計(jì)方式。斜單軸旋轉(zhuǎn)軸與水平面有一定傾角，根據(jù)不同緯度，選擇斜單軸支架傾角。形成比平單軸更好的迎光面，自東向西跟蹤太陽(yáng)角度變化，較固定式支架，理論上可提高發(fā)電量25%以上。

5.雙軸跟蹤支架系統(tǒng)，沿著兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，能同時(shí)跟蹤太陽(yáng)的方位角與高度角的變化，理論上，可完全跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)行軌跡以實(shí)現(xiàn)入射角為零，較固定式支架，理論上可提高發(fā)電量30%左右。

根據(jù)某地區(qū)已建成相關(guān)數(shù)據(jù)，以固定安裝式為基準(zhǔn)，對(duì)1MWp光伏陣列的不同支架方式進(jìn)行比較（詳見(jiàn)166頁(yè)表1）。

表1 1MW光伏組件不同陣列方式比較

而在工程實(shí)踐中，常用的光伏支架通常為固定式支架、固定可調(diào)式支架、平單軸跟蹤支架系統(tǒng)，三種類(lèi)型支架各有優(yōu)缺點(diǎn)：固定式支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，成本低，免維護(hù)，但是發(fā)電量相對(duì)較低；固定可調(diào)式結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，定期調(diào)節(jié)，成本較低，介于固定式和跟蹤式成本之間，具有安全可靠的特點(diǎn)，發(fā)電量也有進(jìn)一步的增加；平單軸跟蹤式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性相對(duì)較差，成本較高，但發(fā)電量有明顯的提升。

三、項(xiàng)目支架方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

本項(xiàng)目選取固定式、固定可調(diào)式和平單軸式三種支架形式，以裝機(jī)容量150MWp，雙面半片多主柵單晶PERC 540Wp組件作為基本參數(shù)，進(jìn)行模擬仿真，最佳傾角、發(fā)電量等情況對(duì)比（詳見(jiàn)167頁(yè)表2）。

表2 光伏發(fā)電系統(tǒng)電量對(duì)比方案

本項(xiàng)目評(píng)價(jià)期26年，第1年為建設(shè)期，其中，現(xiàn)金流入部分計(jì)列電費(fèi)收入、補(bǔ)貼收入（若有）、回收固定資產(chǎn)原值和回收流動(dòng)資金；現(xiàn)金流出部分計(jì)列建設(shè)投資、流動(dòng)資金、經(jīng)營(yíng)成本、營(yíng)業(yè)稅金附加。總成本費(fèi)用主要包括折舊、維修費(fèi)、材料費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、職工工資及福利費(fèi)、其他費(fèi)用、土地租金和利息支出等（詳見(jiàn)167頁(yè)表3）。

表3 光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)比

（一）清償能力分析

本項(xiàng)目可用于還貸的資金來(lái)源為發(fā)電利潤(rùn)、折舊費(fèi)及其他資金。固定式支架方案項(xiàng)目最大償還能力為：102124.5萬(wàn)元；固定可調(diào)支架方案最大償還能力為：106043.57萬(wàn)元；平單軸支架方案最大償還能力為：113893.42萬(wàn)元。

（二）財(cái)務(wù)生存能力分析

根據(jù)財(cái)務(wù)計(jì)劃現(xiàn)金流量表，通過(guò)考察項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)的投資、融資和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所產(chǎn)生的各項(xiàng)現(xiàn)金流入和流出，計(jì)算凈現(xiàn)金流量和累計(jì)盈余資金，分析得出本項(xiàng)目三種不同支架方式運(yùn)營(yíng)期各年現(xiàn)金流量均為正，均有足夠的凈現(xiàn)金流量維持正常運(yùn)營(yíng)，具備較強(qiáng)的財(cái)務(wù)生存能力。

（三）盈利能力分析

固定式支架方案運(yùn)營(yíng)期發(fā)電收入總額為135350.03萬(wàn)元（不含補(bǔ)貼收入及增值稅），項(xiàng)目全部投資稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為4.13%；固定可調(diào)式支架方案運(yùn)營(yíng)期發(fā)電收入總額為140070.6萬(wàn)元（不含補(bǔ)貼收入及增值稅），項(xiàng)目全部投資稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為4.65%；平單軸支架方案運(yùn)營(yíng)期發(fā)電收入總額為149837.29萬(wàn)元（不含補(bǔ)貼收入及增值稅），項(xiàng)目全部投資稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為5.04%。

基于本項(xiàng)目建設(shè)條件和地質(zhì)特征，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地理面積實(shí)際條件及限制性因素，綜合比較三種支架方案的清償能力、財(cái)務(wù)生存能力、盈利能力，選取收益率較高的支架方案，項(xiàng)目?jī)?yōu)先全部采用平單軸支架方式。

四、結(jié)論

項(xiàng)目投資收益率作為光伏發(fā)電項(xiàng)目可行性的重要指標(biāo)，除了組件選型效率之外，支架方案是影響項(xiàng)目投資收益的重要因素之一。可調(diào)支架和跟蹤支架可明顯提升發(fā)電量，但是，由于其初始投資成本、運(yùn)維成本和故障率等均較高，對(duì)發(fā)電成本的影響需要具體項(xiàng)目具體分析。本文以寧夏某光伏項(xiàng)目為例，對(duì)比分析了固定式、固定可調(diào)式和平單軸跟蹤支架式的發(fā)電量差異及經(jīng)濟(jì)性，得出以下結(jié)論：

1.從發(fā)電量提升角度看，若采用固定支架方案，33°傾角為最佳傾角；采用固定可調(diào)支架和平單軸跟蹤支架均能明顯提升發(fā)電量，平單軸跟蹤支架提升發(fā)電量最明顯。

2.在可行性研究分析中，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目地域特點(diǎn)及氣候環(huán)境等因素，充分考慮結(jié)構(gòu)形式，支架成本、發(fā)電量、占地面積、支架故障率及運(yùn)維成本等，若以項(xiàng)目收益率為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以項(xiàng)目收益率就高為原則，選擇最優(yōu)的光伏組件安裝方式。

3.在項(xiàng)目建設(shè)前期，發(fā)電量預(yù)測(cè)及成本費(fèi)用估算對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性測(cè)算至關(guān)重要，由于缺乏寧夏相關(guān)已投運(yùn)項(xiàng)目運(yùn)維費(fèi)用數(shù)據(jù)，可研階段部分參數(shù)取值采取暫估方式，與實(shí)際情況會(huì)存在一定偏差，難以反映項(xiàng)目實(shí)際收益率。在項(xiàng)目投運(yùn)后，應(yīng)及時(shí)做好項(xiàng)目臺(tái)賬管理，在項(xiàng)目后評(píng)價(jià)時(shí)，采用對(duì)比法進(jìn)行判斷與可研階段偏差，提高前期開(kāi)發(fā)人員預(yù)測(cè)項(xiàng)目收益水平。