分布式光伏電站選址

羅劍英 廖東進

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分布式光伏電站選址

羅劍英 廖東進

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)電總裝機容量達到了4300萬kw，為實現(xiàn)非化石能源發(fā)展目標，到2020年底，光伏發(fā)電裝機容量將達到1.6億kw，可見光伏發(fā)電市場空間巨大。在光伏電站建設過程中，除影響光伏發(fā)電效率的相關技術外，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)建設首要考慮到問題。本文結合分布式光伏光伏發(fā)電特點，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、交通運輸、接入電網(wǎng)、站區(qū)土質(zhì)、電力負荷等因素全面考慮。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《關于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關政策的通知》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)大棚等建設就地消納的分布式光伏電站。”通知中提到的“荒山荒坡、灘涂、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)災害隱患、冬季凍土深度、一定深度地表的巖層結構以及土質(zhì)的化學特性等。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。同時也應避開危巖、泥石流等地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)；選擇站址時，應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)的水文條件將關系到光伏電站的支架基礎的設計、支架系統(tǒng)和電氣設備的安裝。如積水深度關系到組件、電氣設備的安裝高度；洪水水位影響支架基礎的安全；排水條件則導關系到基礎金屬支架材料選擇。所以在進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備和大型設備運輸，所以選址時盡量選擇交通便利，可大型設備進出的站址。另外大規(guī)模地面光伏發(fā)電選址地點相對比較偏僻，因此必須考慮該光伏發(fā)電項目的電力輸送條件。如選址離電力接入系統(tǒng)的變電站距離較遠，則會增加項目資金投入，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。

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，越高風荷載越大；其二，樓層過高，施工難度大，二次搬運費用高；其三，由于光伏電站的日常維護需要進行檢修、清洗、更換設備等工作，樓層過高相對運行維護費用高。所以，對于高層建筑建設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系到光伏電站建設容量，從目前光伏電站建設來看，光伏電站建設的容量要具有一定的規(guī)模性，過小容量的光伏電站當前還不具備商業(yè)投資（隨著國家對分布式光伏電站的推廣及融資業(yè)務的發(fā)展，屋頂、戶用光伏電站越來越受到人們的關注）。所以對于較小的可利用面積屋頂不宜建設。屋頂可利用面積主要由屋頂?shù)呐畠簤Ω叨?、屋頂構筑物、設備等因素相關。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方案也不同。對于混凝土屋頂?shù)幕A形式、組件傾斜、間距和裝機容量如表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構自重及固定附屬構造層的重量；活荷載是指可移動的負載重量，如家具、擺設、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、瓦型結構、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

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)姆绞剑磕旮督o產(chǎn)權人一定的租金；一種是合同能源管理模式，給電量消費者一個較低的電費，如現(xiàn)有電費的90%。其中，合同能源管理模式應用比較廣泛。

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

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、學校等。不同用途的建筑建設光伏發(fā)電系統(tǒng)特點如表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)院適合建設屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。

負荷曲線

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，還要考慮用電負荷曲線。負荷曲線圖的橫坐標是時間，縱坐標為負載有功功率的負荷曲線。對于光伏功率輸出特性與負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。兩種方案關系到光伏電站選址的負荷功率及容量問題。從（b）圖來看，這個樣的選址及效果更優(yōu)，因為該電站不往電網(wǎng)輸送電能，對電網(wǎng)不會造成沖擊。

圖1　負荷曲線

另外從收益角度來看，（b）圖所體現(xiàn)的性價比會更高。因為屋頂光伏電站屬于分布式光伏電站，享受分布式光伏電站的電價補貼政策，在同等條件下，分布式電價補貼比集中并網(wǎng)電價補貼略高。例如浙江省集中并網(wǎng)的光伏電站享受國家1元每度的標桿電價補貼，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

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、交通運輸條件和電力輸送、負荷曲線等角度綜合考慮選址的優(yōu)缺點；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、建筑物的用途、負荷曲線等角度綜合考慮選址的優(yōu)缺點。

羅劍英 廖東進

衢州中等專業(yè)學校

羅劍英（1980-）女，浙江衢州，經(jīng)濟師，本科，從事會計核算方面研究；廖東進（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

衢州市科技計劃項目（2014Y019）；衢州職業(yè)技術學院科研項目（XXGC1402）