光伏系統(tǒng)標準化設(shè)計研究

劉伶林

水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司 廣東 珠海 519000

引言

近年來，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，光伏平價上網(wǎng)的時代來臨，光伏市場也將迎來一輪的“洗牌”，光伏企業(yè)優(yōu)勝劣汰，如何有效地降低光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)成本贏得市場，是各企業(yè)競向研究的課題，隨著光伏組件和光伏逆變器的成本一降再降，成本占比越來越低，而光伏電站其他材料為幾十年的普通材料，成本下降空間有限，只有通過技術(shù)革新、標準化材料，提高材料利用率及經(jīng)營效率，才能抓住新的機會。

標準化將幫助各企業(yè)大大節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，提升企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭力。標準化不僅不會阻礙創(chuàng)新，還利于企業(yè)集中力量專攻一項技術(shù)，把行業(yè)引向可持續(xù)發(fā)展的健康之路。企業(yè)對光伏系統(tǒng)進行標準化，降低材料的浪費率及人工成本，提高光伏系統(tǒng)設(shè)計效率。

光伏系統(tǒng)標準化可以從以下幾個方面進行考慮：光伏系統(tǒng)標準化材料數(shù)據(jù)庫建立、光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件平臺開發(fā)、光伏系統(tǒng)新設(shè)備、新材料數(shù)據(jù)庫更新升級、標準化光伏智能軟件開發(fā)平臺在光伏電站示范項目中應(yīng)用[1]。

1 光伏系統(tǒng)標準化材料數(shù)據(jù)庫建立

我們對公司現(xiàn)有光伏電站進行調(diào)研，評估光伏設(shè)備、材料的合理性，收集光伏系統(tǒng)各設(shè)備和材料成本報價，分析光伏系統(tǒng)成本構(gòu)成，針對不同區(qū)域建立標準化材料數(shù)據(jù)庫。

標準化光伏系統(tǒng)的設(shè)備、材料時，可從以下4個方面進行考慮：

光伏設(shè)備、材料的互換性，通用性，是指在結(jié)合技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的前提下，宜選用具有通用性、種類盡量少的材料和部件，如系列化標準連接件、通用接口等；我們在進行光伏系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)項目的具體情況進行設(shè)計，較少考慮設(shè)備、材料的通用性、互換性，重復(fù)利用性，一旦項目受阻，很容易造成材料的浪費；標準化材料后，提高材料之間的通用互換性，降低了材料浪費率，同時節(jié)省了采購成本。如：光伏支架結(jié)構(gòu)材料連接件，標準化連接件的長度，連接件由原來的8種減少到了2種，連接件的浪費率及采購成本都明顯降低。

光伏支架的結(jié)構(gòu)材料，針對不同區(qū)域分等級，標準系列化產(chǎn)品；將光伏支架的結(jié)構(gòu)材料，按不同區(qū)域劃分不同的等級,標準化光伏支架結(jié)構(gòu)形式及材料；按不同的等級進行采購、生產(chǎn)加工及配套安裝，大大節(jié)約了采購的成本，減少了標準加工件的種類，在安裝上也更加方便。

光伏系統(tǒng)設(shè)計盡可能按最小單元標準化、模塊化設(shè)計光伏系統(tǒng)，提高材料和組成部件的通用性；光伏系統(tǒng)進行光伏陣列設(shè)計時，盡可能按最小單元標準化、模塊化進行設(shè)計，提高材料通用性，互換性，從而提高材料的利用率。按最小單元標準化、模塊化設(shè)計，不同大小的陣列可以按最小標準化單元組合而成。

光伏系統(tǒng)宜選用易拆卸的組成部件和方便操作的裝卸工藝，降低裝卸成本,且不破壞 組成部件的使用功能，便于運輸。光伏系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮各個組成部件的拆卸問題，及方便操作的裝卸工藝，一是方便工人的安裝，從而減低施工成本，二是便于后期光伏系統(tǒng)材料的回收，經(jīng)處理后材料重新再利用，節(jié)省材料成本。

2 光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件平臺開發(fā)

光伏軟件平臺國內(nèi)外常用的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件大致分為三大類：系統(tǒng)仿真工具（如：TRNsys/INSel)經(jīng)濟性評價工具（RETscreen)；光伏系統(tǒng)分析和設(shè)計工具（PVsys/Sunny Design等），這些光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件主要集中在美國、德國、日本光伏產(chǎn)業(yè)比較先進的發(fā)達國家，其他國家很少開發(fā)。日本的軟件普遍可視化程度很高、界面友好、操作方便。德國的軟件則功能齊全，比較注重實用性。美國的設(shè)計軟件其特點是氣象數(shù)據(jù)庫比較豐富。我們在光伏系統(tǒng)實際設(shè)計中在太陽能輻射計算方面常選擇RETScreen軟件，在進行光伏系統(tǒng)集成設(shè)計時常選擇PVsys軟件；然而各個軟件都存在一些或多或少的缺陷，根據(jù)目前公司的情況，我們需要開發(fā)一套適合自身的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件平臺，提高光伏系統(tǒng)設(shè)計效率，節(jié)約人工成本。

設(shè)計軟件平臺開發(fā)可按以下步驟進行：編制程序、建立模型、確定算法，模擬仿真平臺對光伏系統(tǒng)的設(shè)備、材料合理性和匹配度進行研究，初步導(dǎo)入已建光伏電站的標準化數(shù)據(jù)庫，對模型測評的結(jié)果進行評估，采樣的數(shù)據(jù)進行分析對比，對模型的誤差及時調(diào)整，隨著市場主流光伏產(chǎn)品的技術(shù)的不斷發(fā)展，及時更新光伏材料、設(shè)備的型號，最終形成標準化光伏智能軟件開發(fā)系統(tǒng)。

3 光伏系統(tǒng)新設(shè)備、新材料數(shù)據(jù)庫更新升級

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很多光伏產(chǎn)品不斷更新，基于標準化光伏系統(tǒng)材料數(shù)據(jù)庫，將光伏系統(tǒng)中新設(shè)備、新材料及時更新到數(shù)據(jù)庫，并導(dǎo)入初步Bata版本的標準化光伏智能軟件系統(tǒng)中，形成1.0版本的標準化光伏智能軟件開發(fā)平臺，并定期對其進行更新升級。

4 標準化光伏智能軟件開發(fā)平臺在光伏電站示范項目中應(yīng)用

為了驗證標準化智能軟件開發(fā)平臺可行性和準確性，我們將其應(yīng)用到新建光伏項目中，該項目為地面并網(wǎng)光伏項目，作為光伏智能示范工程；在標準化智能軟件開發(fā)平臺上輸入項目所在地址、風(fēng)速、地質(zhì)條件等信息后，智能軟件平臺從標準化材料數(shù)據(jù)庫選擇所用材料及設(shè)備，并進行智能匹配設(shè)計，顯示初步的成本預(yù)算。設(shè)計員按常規(guī)設(shè)計步驟對該項目進行設(shè)計報價，將兩項設(shè)計輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果進行對比，分析出產(chǎn)生不同結(jié)果的原因，對不合理的數(shù)據(jù)進行及時糾偏，定期優(yōu)化更新標準化材料數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)標準化光伏智能軟件輸出的各項技術(shù)指標控制在允許范圍內(nèi)，其在光伏系統(tǒng)設(shè)計中大大提高光伏系統(tǒng)設(shè)計效率，節(jié)約人工成本。

5 結(jié)束語

光伏行業(yè)將積極響應(yīng)“十四五”規(guī)劃，推進光伏市場化和低成本發(fā)展趨勢。2021年，全球市場爆發(fā)式增長的潛力依舊巨大，樂觀估計全球市場可達150GW，未來五年將持續(xù)穩(wěn)步增長。2022年，中國光伏行業(yè)將全面進入平價時代。光伏行業(yè)繼續(xù)把降本增效作為首要發(fā)展目標；光伏系統(tǒng)的成本已經(jīng)成為決定光伏企業(yè)生存的關(guān)鍵的因素之一。標準化光伏智能軟件開發(fā)系統(tǒng)，降低材料的浪費率，降低人工成本，提高光伏系統(tǒng)設(shè)計效率，提升企業(yè)的競爭力，為推動光伏行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，將成為光伏智能電站設(shè)計的重要技術(shù)支撐，在光伏系統(tǒng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。