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摘要：傳統火力發電企業燃料以不可再生資源為主，隨著近年來環境問題的日趨嚴峻，為實現能源低碳清潔可持續發展，新能源產業迅猛發展。文章結合集中式光伏電站發展需求，對主流的光伏支架安裝方式進行分類，以江蘇某地區集中式光伏電站為例對常用支架選型方案進行經濟性比對及研究，確保投資收益最大化。

關鍵詞：光伏電站；支架類型；成本分析

引言

隨著國內光伏新裝機容量與日俱增，度電補貼的取消，光伏上網電價“退坡”已成必然之勢，在此情況下，國內集中式光伏電站建設還面臨著可用土地越來越少地價越來越貴的難題，為了進一步提高經濟效益，國內越來越多的企業開始選擇新的光伏組件安裝方式增加單位面積太陽輻射量。光伏支架是用來將光伏發電組件和儲存電量的設備相連接的支撐結構，對于光伏電站總投資而言，支架成本的波動并不敏感，然而，在集中式光伏電站的整體設計中，支架會影響組件對太陽總輻射量的接收程度從而影響電站總發電量，支架的選型直接關乎整個光伏電站的可行性與經濟效益。

1光伏用支架分類

根據安裝方式不同，目前主流光伏支架可分為固定式和跟蹤式兩種（如表1所示）。固定式支架又可分為最佳傾角式、可調傾角式以及（斜）屋面平鋪式。跟蹤式支架就是可以通過機械裝置使得組件隨著太陽的入射角變化而調整角度，從而獲得更多輻射量，提高光伏陣列單位發電能力，可細分為平、斜單軸跟蹤系統和雙軸跟蹤系統[1]。

2經濟性比對與選型研究

在實際工程中，效益最大化是投資方關注的主要目標，因此，需要綜合考慮不同支架選型帶來的發電量差異和投資收益差異，選取最適用安裝方式。

2.1固定式、跟蹤式光伏支架比對

與固定式相比，跟蹤式支架系統相對復雜，在發電量提高的同時，系統的建設成本明顯增加，參考以往已投產項目，與固定式相比較，采用單軸跟蹤支架電站建設需增加約10%預算，采用斜單軸跟蹤支架需增加約12%預算，采用雙軸跟蹤支架需增加約20%預算。而且采用自動跟蹤裝置，不可避免將增加項目土地成本，所以更適合于在荒漠區建設的大型并網光伏電站。此外，隨著光伏技術不斷突破，電池組件價格正不斷降低，跟蹤支架系統帶來的發電量收益對沖成本后優勢不斷縮減，固定式支架所具有的成本低、維護量少的優勢凸顯[2]。

2.2固定最佳傾角式與固定可調式支架比對

相對于固定傾角安裝方式，傾角可調式支架安裝方式對電站成本的影響主要體現在支架成本的增加、土地占用面積的增大和運營費用的增加。2.2.1支架成本比對，根據現有光伏市場行情，傾角可調支架成本相比固定傾角支架高約0.06元/W。以江蘇某地區容量為40MW光伏電站為例，傾角可調式支架與最佳傾角固定式支架初始投資需增加約240萬元。2.2.2土地成本比對，光伏組件安裝傾角是影響光伏系統發電量的重要因素，按照通用設計原則，光伏方陣間距需滿足每年當中物體在太陽下陰影長度最長的時日（冬至）組件之間南北方向無陰影遮擋的要求，而光伏組件安裝傾角越大，方陣間距也越大，相同裝機容量所需土地也越多。以江蘇某地區為例，利用PVsyst計算軟件，模擬某工程不同角度傾斜面上太陽直接輻射量如下（如表2所示）：電池組件傾角為24°時，全年傾斜面太陽直接輻射量最大，即本工程電池組件的支架的最佳固定傾角為24°。通過PVsyst軟件的陰影遮擋模擬功能進行測算，在方陣布置上，固定支架采用24°時，光伏陣列前后排的間距為7.5m。而可調式支架需按照一年中所需調整最大角度來設計方陣間距。以江蘇某地區光伏電站為例，若一年按調整兩次計算，冬季最佳傾角為39°，組件中心間距設計為8.2m，一年調整4次，則冬季最佳傾角為52°，組件中心間距設計為8.7m。由此可見，采用傾角可調支架安裝，一年調整2次所需土地成本增加了約10%，一年調整4次所需土地增加了約16%[3]。按照江蘇某區域1MW所需土地1hm2、征地費用2.33萬元/hm2測算，如采用傾角可調支架，一年調整2次所需土地成本增加約2100萬元，一年調整4次所需土地成本增加約3360萬元。2.2.3后期運維費用比對，傾角可調支架需要根據季節對支架進行調節，人工運維成本相應增加。40MW光伏電站調整一次的人工費用約花費20萬元，即每年調整1次或3次，每年運營成本增加20萬（2檔）或60萬元（4檔）[4]。2.2.4收益比對，該光伏電站項目在固定最佳傾角平均年發電量約為3200萬kW•h，如采用傾角可調式支架，以每年調整1次（2檔）為例，預計能夠增加發電量2%左右，即增加發電量64萬kW•h。按江蘇目前0.391元/kW•h上網電價測算，首年增收約25萬元。

綜上，本項目如采用可調式支架，首年增加支架成本240萬元，增加土地成本2100萬元（2檔模式），增加年運營成本20萬（2檔模式），年增加收益25萬元。可調支架在江蘇某地區該項目上并不具備明顯的優勢，應采用最佳傾角固定式支架確保投資收益最大化。

3結語

本文介紹了多種常用的光伏電站支架的特點與優勢，并以江蘇某地區光伏電站為例，從建造成本、土地成本、后續運營成本及最終收益等多個方面對固定傾角式支架與可調節式支架進行了比較，以此作為該光伏電站支架選型依據，為日后其他光伏電站支架選型提供有價值的意見。

參考文獻

[1]陳清，趙植城，吳麗華，等.大型地面光伏電站中光伏方陣容量的優化設計[J].太陽能，2021（3）：51-56.

[2]馬慶虎，張勃，李憲，等.不同安裝傾角對雙面光伏組件光伏電站發電量的影響研究[J].太陽能，2020（12）：82-84.

[3]董國飛.山地光伏電站設計建設的關鍵技術[J].農村電氣化，2020（11）：63-64.

[4]閆池，鞠振河.1.2MW光伏電站系統設計與研究[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2020，16（4）：1-6.

作者：毛文旭 單位：國能江蘇電力工程技術有限公司