羅劍英 廖東進(jìn)

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分布式光伏電站選址

羅劍英 廖東進(jìn)

隨著我國光伏發(fā)電十三五發(fā)展規(guī)劃的出臺，分布式光伏發(fā)電將得到大規(guī)模推廣和應(yīng)用。本文從光伏電站選址影響因素出發(fā)，分析地面型和屋頂型分布式光伏電站選址方法，并從光伏功率曲線和負(fù)荷曲線的分析分布式光伏電站選址意義。

到2015年底，我國光伏發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到了4300萬kw，為實(shí)現(xiàn)非化石能源發(fā)展目標(biāo)，到2020年底，光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到1.6億kw，可見光伏發(fā)電市場空間巨大。在光伏電站建設(shè)過程中，除影響光伏發(fā)電效率的相關(guān)技術(shù)外，光伏電站位選址問題對光能的產(chǎn)出也顯得尤為重要。光伏電站的選址或站區(qū)布局不合理會直接影響光伏電站的投資和收益。因此，光伏電站的選址問題是光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)首要考慮到問題。本文結(jié)合分布式光伏光伏發(fā)電特點(diǎn)，分析了地面型、屋頂型分布式光伏電站選址考慮因素。

分布式光伏電站選址總體要求

分布式光伏電站選址主要設(shè)計地面型和屋頂型光伏電站的選址。其選址方式同樣要滿足各類光伏電站選址要求。光伏電站的選址要根據(jù)地區(qū)太陽資源條件、交通運(yùn)輸、接入電網(wǎng)、站區(qū)土質(zhì)、電力負(fù)荷等因素全面考慮。同時也要注意站區(qū)的防洪、水文、拆遷等因素影響。

地面分布式光伏電站選址

光伏電站用地類型

地面型光伏電站建設(shè)需要占用一定土地資源。其用電主要由兩部分組成，一是用來安裝光伏組件、支架、箱變等臨時性設(shè)施所占用的臨時占地；另外一部分是用來安裝站區(qū)集控中心、升壓站等永久性建筑的占地。

目前我國土地類型可分為建設(shè)用地、農(nóng)用地和未利用用地。臨時占地的土地性質(zhì)一般為未利用地，包括灘涂、沼澤、荒山、沙地、鹽堿地等。在《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》中指出要“因地制宜利用荒山荒坡、廢棄土地、灘涂、魚塘、湖泊、農(nóng)業(yè)大棚等建設(shè)就地消納的分布式光伏電站?！蓖ㄖ刑岬降摹盎纳交钠隆┩?、湖泊”屬于未利用地，“魚塘、農(nóng)業(yè)大棚”屬于農(nóng)用地范疇，包括坑塘水面、溝渠等。所以在光伏電站選址時，首先要明確可建設(shè)光伏電站的土地類型。

地理地質(zhì)

光伏系統(tǒng)選址的地理和地質(zhì)情況因素包括：選址地形的朝向、坡度起伏程度、巖壁及溝壑等地表形態(tài)面積占可選址總面積的比例、地質(zhì)災(zāi)害隱患、冬季凍土深度、一定深度地表的巖層結(jié)構(gòu)以及土質(zhì)的化學(xué)特性等。對于山體地面電站宜選擇北高南低的地勢平坦的上體；站區(qū)的地表形態(tài)和地質(zhì)條件對支架基礎(chǔ)的施工方案有較大的影響，會增大土建的施工成本；對土層不厚、巖石較多的山體不宜考慮。同時也應(yīng)避開危巖、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)；選擇站址時，應(yīng)考慮灰塵對光伏電站的影響，避開可能受懸浮物污染地區(qū)。

水文條件

對于站區(qū)的水文條件將關(guān)系到光伏電站的支架基礎(chǔ)的設(shè)計、支架系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安裝。如積水深度關(guān)系到組件、電氣設(shè)備的安裝高度；洪水水位影響支架基礎(chǔ)的安全；排水條件則導(dǎo)關(guān)系到基礎(chǔ)金屬支架材料選擇。所以在進(jìn)行光伏電站選址時間，要考慮站區(qū)周圍的防洪、積水、排水等能力和條件。

交通運(yùn)輸條件和電力輸送

在光伏電站施工期間需要使用大型施工設(shè)備和大型設(shè)備運(yùn)輸，所以選址時盡量選擇交通便利，可大型設(shè)備進(jìn)出的站址。另外大規(guī)模地面光伏發(fā)電選址地點(diǎn)相對比較偏僻，因此必須考慮該光伏發(fā)電項(xiàng)目的電力輸送條件。如選址離電力接入系統(tǒng)的變電站距離較遠(yuǎn)，則會增加項(xiàng)目資金投入，同時最大輸電線路的能量損耗。

屋頂分布式光伏電站選址

屋頂分布式光伏電站跟地面電站選址有較大的差異。其主要和建筑物高度、屋頂可用面積、屋頂類型、承載力和使用年限相關(guān)。

建筑物的高度

屋頂光伏電站所處的建筑物高度不宜過高。主要原因，其一，光伏組件單體面積大，越高風(fēng)荷載越大；其二，樓層過高，施工難度大，二次搬運(yùn)費(fèi)用高；其三，由于光伏電站的日常維護(hù)需要進(jìn)行檢修、清洗、更換設(shè)備等工作，樓層過高相對運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。所以，對于高層建筑建設(shè)分布式光伏電站要慎重。

屋頂?shù)目衫妹娣e

屋頂可利用面積直接關(guān)系到光伏電站建設(shè)容量，從目前光伏電站建設(shè)來看，光伏電站建設(shè)的容量要具有一定的規(guī)模性，過小容量的光伏電站當(dāng)前還不具備商業(yè)投資（隨著國家對分布式光伏電站的推廣及融資業(yè)務(wù)的發(fā)展，屋頂、戶用光伏電站越來越受到人們的關(guān)注）。所以對于較小的可利用面積屋頂不宜建設(shè)。屋頂可利用面積主要由屋頂?shù)呐畠簤Ω叨取⑽蓓敇?gòu)筑物、設(shè)備等因素相關(guān)。對于女兒墻過高，周邊有較多、較大廣告牌、中央空調(diào)、太陽能熱水器的屋頂相對可利用面積較少，不宜安裝光伏電站。

屋頂?shù)念愋团c承載力

常見屋頂類型混凝土和彩鋼瓦類型，對于不同類型屋頂?shù)墓夥娬镜募夹g(shù)方案也不同。對于混凝土屋頂?shù)幕A(chǔ)形式、組件傾斜、間距和裝機(jī)容量如表1所示。

表1　不同屋頂類型的光伏電站特性

所以，對于選用的屋頂要分析其承載力，承載力包括屋頂?shù)暮愫奢d和活荷載。恒荷載主要指屋頂結(jié)構(gòu)自重及固定附屬構(gòu)造層的重量；活荷載是指可移動的負(fù)載重量，如家具、擺設(shè)、人員等。另外，對混凝土屋頂需要考慮防水措施，對彩鋼瓦屋頂要考慮瓦型朝向、瓦型結(jié)構(gòu)、瓦型耐壓能力等因素，瓦型朝向選用南北方向。

建筑物的產(chǎn)權(quán)

光伏電站投資者的屋頂使用成本一般體現(xiàn)為兩種方式：一種是以租用屋頂?shù)姆绞?，每年付給產(chǎn)權(quán)人一定的租金；一種是合同能源管理模式，給電量消費(fèi)者一個較低的電費(fèi)，如現(xiàn)有電費(fèi)的90%。其中，合同能源管理模式應(yīng)用比較廣泛。

使用者如果擁有建筑物的擁有產(chǎn)權(quán)，則談判相對簡單；若使用者只是承租人，并不擁有產(chǎn)權(quán)，是未來光伏電量的消費(fèi)者。這種情況，就需要分別跟產(chǎn)權(quán)人和消費(fèi)者分別進(jìn)行協(xié)商，談判成本和收益分享計劃就相對較復(fù)雜。

建筑物的用途

從建筑物的用途角度可以分析該建筑物用電負(fù)荷特性、用電收益、站區(qū)可利用面積等因素，是分布式光伏電站建設(shè)主要考慮因素之一。一般屋頂?shù)膩碓粗饕校鹤≌?、廠房、商業(yè)建筑、行政辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校等。不同用途的建筑建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)如表2所示。

從表2可見，現(xiàn)階段工業(yè)廠房、集中連片的商業(yè)建筑或醫(yī)院適合建設(shè)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。

負(fù)荷曲線

表2　不同用途建筑光伏電站特性

分布式光伏電站選址除地面型和屋頂光伏電站考慮因素以外，還要考慮用電負(fù)荷曲線。負(fù)荷曲線圖的橫坐標(biāo)是時間，縱坐標(biāo)為負(fù)載有功功率的負(fù)荷曲線。對于光伏功率輸出特性與負(fù)荷曲線趨勢一致的分布式電站效益相對較優(yōu)。下圖1是某用電負(fù)荷曲線和光伏功率輸出特性曲線圖，曲線吻合相對較好。在 （a）圖表示的是光伏功率曲線大于負(fù)荷曲線指，意味著自發(fā)自用的分布式光伏電站有部分能量將送入電網(wǎng)；（b）圖表示的是負(fù)荷曲線始終大于光伏功率輸出曲線值，表示分布式光伏發(fā)電以自發(fā)自用為主，不往電網(wǎng)輸送電能。兩種方案關(guān)系到光伏電站選址的負(fù)荷功率及容量問題。從（b）圖來看，這個樣的選址及效果更優(yōu)，因?yàn)樵撾娬静煌娋W(wǎng)輸送電能，對電網(wǎng)不會造成沖擊。

圖1　負(fù)荷曲線

另外從收益角度來看，（b）圖所體現(xiàn)的性價比會更高。因?yàn)槲蓓敼夥娬緦儆诜植际焦夥娬?，享受分布式光伏電站的電價補(bǔ)貼政策，在同等條件下，分布式電價補(bǔ)貼比集中并網(wǎng)電價補(bǔ)貼略高。例如浙江省集中并網(wǎng)的光伏電站享受國家1元每度的標(biāo)桿電價補(bǔ)貼，而分布式光伏電站電價除本身自己消耗以外，還享受國家和省共0.52元每度的補(bǔ)貼，總電價收益至少高于集中并網(wǎng)電價的5%。所以對屋頂光伏電站盡量以自發(fā)自用為主，減少對電網(wǎng)電能的輸送。因此用戶的用電負(fù)荷曲線與光伏功率輸出特性一致的站址選擇效益相對較優(yōu)。

總結(jié)

分布式光伏電站來看主要有地面和屋頂光伏電站。地面型分布式光伏電站選址主要從光伏電站用地類型、地理地質(zhì)、水文條件、交通運(yùn)輸條件和電力輸送、負(fù)荷曲線等角度綜合考慮選址的優(yōu)缺點(diǎn)；對于屋頂型分布式光伏電站選址主要從建筑物的高度、屋頂?shù)目衫妹娣e、屋頂?shù)念愋团c承載力、建筑物的產(chǎn)權(quán)、建筑物的用途、負(fù)荷曲線等角度綜合考慮選址的優(yōu)缺點(diǎn)。

羅劍英 廖東進(jìn)

衢州中等專業(yè)學(xué)校

羅劍英（1980-）女，浙江衢州，經(jīng)濟(jì)師，本科，從事會計核算方面研究；廖東進(jìn)（1979-）男，浙江衢州人，副教授，碩士，主要從事光伏發(fā)電方面研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.008

衢州市科技計劃項(xiàng)目（2014Y019）；衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目（XXGC1402）