五大因素提高戶用光伏發(fā)電站的收益

文 // 陳大英 漢能控股集團(tuán)有限公司 陳燕霞 河南地和置業(yè)有限公司 陳大鵬 漯河市源匯區(qū)水利局

戶用光伏發(fā)電隨著分布式光伏電站的普及得到了快速發(fā)展，與工商業(yè)光伏電站相比，戶用光伏發(fā)電收益成為發(fā)展的瓶頸。本文通過對具有代表性的戶用光伏電站的持續(xù)監(jiān)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(shí)例對各因素做了深入分析。通過研究表明，除了考慮降低設(shè)備投資外，還可以通過降低服務(wù)和運(yùn)維費(fèi)用、提高電站質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)提升發(fā)電效率、優(yōu)先選擇高電價(jià)用戶和提升光伏發(fā)電自用比例等措施來提高戶用光伏電站的收益水平，促進(jìn)該細(xì)分市場快速健康發(fā)展。

戶用光伏電站具有建設(shè)周期短、手續(xù)少、收益發(fā)放得到優(yōu)先保證等優(yōu)勢；但同時(shí)，因項(xiàng)目分散、容量小，也存在設(shè)備采購費(fèi)用高、服務(wù)與建設(shè)費(fèi)用高、民用電費(fèi)價(jià)格低等問題。隨著光伏組件及系統(tǒng)成本的快速下降，大規(guī)模光伏電站投資收益狀況持續(xù)改善，在2013年國家一系列政策的刺激下，光伏并網(wǎng)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(bǔ)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(xiàn)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(fā)該細(xì)分市場可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

1 影響戶用電站收益的主要因素

目前，國內(nèi)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(rèn)為光伏電全部自用來計(jì)算收益，但這與實(shí)際情況會(huì)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(yùn)維投資，包括設(shè)備投資、服務(wù)及施工費(fèi)用等。② 發(fā)電量，包括實(shí)際年發(fā)電量、壽命期內(nèi)年均發(fā)電量、電站壽命等。對于電站年發(fā)電量，天氣情況、電站設(shè)計(jì)、組件與系統(tǒng)部件的質(zhì)量等都會(huì)產(chǎn)生影響。后兩者還會(huì)影響長期發(fā)電量及電站壽命。③ 居民電價(jià)及上網(wǎng)電價(jià)，本文樣本電站對應(yīng)的河南本地電價(jià)情況。④ 光伏電自用比例。

2 樣本電站概況

為實(shí)際考察戶用光伏電站的建造和運(yùn)行狀況，我們以2013年在河南漯河相鄰區(qū)域建設(shè)的兩個(gè)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(gè)樣本電站設(shè)計(jì)中綜合考慮了屋頂可裝面積和區(qū)域，用電負(fù)荷靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，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(shè)定

戶用系統(tǒng)用電需求與光伏發(fā)電匹配度相對較差，為降低初投資、提高自用比例，同時(shí)考慮可安裝面積，本項(xiàng)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(qiáng)，而主力小前鋒2分球出手?jǐn)?shù)、得分能力及組織后衛(wèi)和得分后衛(wèi)的3分球得分能力、出手?jǐn)?shù)均低于日、澳女籃。

2.2 逆變器與光伏組串匹配設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目常規(guī)逆變器選擇1.5kW，考慮到當(dāng)?shù)剌椪召Y源、氣候特點(diǎn)、逆變器性能，直流端裝機(jī)為1.715kW，配比近1：1.14，使逆變器盡可能工作在最佳狀態(tài)，同時(shí)降低一定成本。

2.3 安裝角度設(shè)定

兩個(gè)項(xiàng)目均為平屋頂，一個(gè)安裝角度為10°，另一個(gè)設(shè)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(fēng)載荷。但是傾角的降低，會(huì)使組件自潔能力降低、積灰，同時(shí)造成各月產(chǎn)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(yè)售后服務(wù)情況下穩(wěn)定運(yùn)行，特別在主要產(chǎn)品品質(zhì)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(shù)據(jù)分析

3.1 初投資與維護(hù)費(fèi)

以樣本電站A和B為例，因部件供貨商及安裝服務(wù)商不在本地，電站儲(chǔ)存運(yùn)輸費(fèi)和施工安裝費(fèi)明顯高于常規(guī)電站，合計(jì)占比超過20%，對建造成本構(gòu)成重大影響。相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

戶用電站需要定期巡檢和常規(guī)維護(hù)。樣本電站B組件表面灰塵積聚明顯，春季超過1個(gè)月不清洗，天氣連續(xù)晴好下，電池組件清洗后瞬時(shí)直流功率提高15%。假定每年外來服務(wù)人員巡檢和清洗6人次，年維護(hù)費(fèi)額外支出近10%。

3.2 發(fā)電量分析

電站主要部件均采用知名廠商產(chǎn)品，運(yùn)行1年，沒有出現(xiàn)故障。多年發(fā)電能力仍有待驗(yàn)證。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)對發(fā)電量有影響，2014年1～11月樣本電站發(fā)電量如表3所示。

2014年近1年的運(yùn)行后，電站A每kWp發(fā)電量比電站B低6.3%，系統(tǒng)設(shè)計(jì)及部件選型有較大影響。

① 霧霾對光伏系統(tǒng)影響較大，電站所在地2月霧霾嚴(yán)重，每kWp日均發(fā)電量僅為正常天氣下的10%。

② 雖然霧霾及空氣質(zhì)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(shí)際發(fā)電量下降更多，高緯度地區(qū)可適當(dāng)增大傾角。

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

④ 安裝戶用電站的城市區(qū)域灰塵積聚明顯，10°低傾角安裝，組件自潔能力差。無維護(hù)狀態(tài)下，預(yù)計(jì)灰塵影響可達(dá)10%。

表2 樣本電站各費(fèi)用占比

表3 樣本電站發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（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(jià)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(jià)，其中2160～3120kWh電費(fèi)為0.61元/kWh，超過3120kWh部分電費(fèi)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(fā)電總收益最大相差30%。

3.4 光伏電自用比例

居民用電習(xí)慣與光伏發(fā)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(yīng)關(guān)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(shí)，光伏發(fā)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(shù)據(jù)中，光伏電自用比例主要集中在30%左右（表5）。

實(shí)際案例中，提高光伏電自用比例，可從以下幾點(diǎn)因素考慮：① 合理選擇電站裝機(jī)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(shí)間影響的電器用電時(shí)間；⑤必要時(shí)根據(jù)用電習(xí)慣調(diào)整光伏組件朝向，調(diào)整發(fā)電優(yōu)勢時(shí)段。

4 結(jié)論

戶用光伏系統(tǒng)長期持續(xù)快速發(fā)展要根本上依靠市場驅(qū)動(dòng)，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(gè)方面優(yōu)化：

①優(yōu)化商業(yè)模式降低初投資，包括降低系統(tǒng)采購成本及服務(wù)、運(yùn)維等費(fèi)用。

② 確保電站質(zhì)量，提高電站在全壽命周期內(nèi)的發(fā)電量。

③ 因地制宜優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升電站發(fā)電效率。

④ 優(yōu)選用電量高的住戶安裝，提高發(fā)電收益。

⑤ 優(yōu)化光伏發(fā)電與居民用電的匹配性，提升光伏電自用比例。