不同容量光伏发电单元的技术经济对比分析

(中国恩菲工程技术有限公司，北京100038)TechnoeconomicAnalysisofPhotovolAbstractInviewofthetechnicalcharacteristicsmaterialsfacilitkWpMWpMWpPVpowerunitsdevelopmenttrendoftechnologyandequipmentthetechnoeconomKeywordsphotovoltaicPVpowerUnitcapacitytechnoeconom目前，大、中型地面光伏电站通常选用1MWp发电单元，包括两台500kW逆变器，同时也存在500kW,630kW或2MW发电单元。而国内外对光伏电站发电单元的装机容量并没有严格规定。由于光伏电站具有重复率高，规模大，运行时间长等特点，本文以4种发电单元为背景建立数学模型，综合初始投资、运行维护和降低损耗等方面因素对发电单元装机容量进行技术经济分析。为了确保技术经济比较的客观性和科学性，需做以下假设： (1)组件均采用38°固定倾角安装，安装支架、前后排间距9.5m;500kWp发电单元占地约105×110m,630kWp发电单元占地约130×110m,1MWp发电单元占地约170×130m,2MWp发电单元占地约260×160m。由于占地面积基本与装机容量成比例，土地费用的影响予以忽略。(2)采用相同品牌和型号的支架、组件、汇流(3)采用相同的光伏系统设计方案，如20块组件为1个组件串，采用1组支架等；每个发电单元在中心位置设1间逆变器室。(4)组件至汇流箱电缆采用1×4mm²光伏电缆；汇流箱至直流柜电缆采用2×70mm²光伏电缆；变压器输出高压电缆采用3×50mm²高压电缆，并(5)其余辅材、支架基础等由于折算到1MWp单元主要设备及配置如表1所示。变压器/台1(500kVA,1(630kVA,1(10002(1000普通双绕普通双kVA,kVA,组)绕组)双分裂)双分裂)2初始投资比较有差异的设施设备进行投资测算，得出4种发电单比较项目实际投资费用折算到1MWp费用153.6213运营成本比较费用。能耗费计算参见本文4.1节；由于光伏电站各发电单元均无人值班，且500kWp、630kWp、1MWp和2MWp发电单元组成电站的人员配备相同，不予考虑。由表1知，4种不同容量发电单元的区别主要在电缆长度和变压器配置方面。本文主要从变压器维护费、电缆维护费和中断供电损失电能3个方面进行分析[]。参照国家电网有关线路维护的管理办法，输电线路的维护费用一般按线路长度计算。光伏电站内电缆电线维护费也与其消耗的电缆总长度成正比，因不同容量发电单元电缆消耗差别主要为1×4护费用大约为2元/月·km;2×70mm维护费用大约为10元/月·km。由此可估算出1MWp各自电缆维护费用如表3所示。1×4mm²电缆维护费796.810838.1801152.0001152.0002×70mm²电缆损耗81.63087.520138.210216.100光伏电站内汇流箱和电气盘柜维护费与安装数量成正比，因不同容量发电单元的差别在汇流箱、动力箱、通讯柜，根据多年运行经验和电站运维实际成维护费用大约为240元/年·台，通讯柜的维护费用大约为240元/年·台。由此可估算出各发电单元1MWp电气盘柜维护费用如表4所示。合计480.000480.000240.000120.000由于光伏电站具有变压器型号统一、数量确定式(1)~(4)]:Ng——实际安装变压器台数。根据4种不同发电单元的变压器的配备情况，500kWp发电单元该值取2,630kWp发电电单元该值取1;2014年6月第3期ngo——变压器大修台数；Km——变压器大修率，取0.04;nnz——变压器中修台数；K₃——变压器中修率，取0.10;Hn变压器大修工时，500kVA变压器取200h,630kVA变压器取250h,Hz——变压器中修工时，500kVA变压器取70h,630kVA变压器取90h,1MVA变压器取140h。由此可分别得出不同容量发电单元的变压器年均等效大修台数和维修费，见表5。3.4年中断发电损失由于光伏电站的特点，电缆和变压器维修期间中断发电，直接造成损失。电缆和变压器维修造成的年中断供电损失成本可用公式(5)进行估算。计考虑夜间加班，结果见表6。比较项目变压器大修台数/台2500.0002700.0003000.000变压器维修造成每兆瓦年均中断发电量损失，单位kW。电缆维修和盘柜维修暂缺实际数据。该两部分对输电能力的影响较小，且对于4种发电单元而言，二者之间是反线性关系，存在部分费用抵消，本文予以忽略；P——变压器平均有功功率。由于光伏电站发电的特点，假设平均每天发电8h,则平均效率η=[150/(1×365×8)]×100%=51.37%,得出500kVA变压器平均功率P=500×51.37%=256.85kW;630kVA变压器平均功率Pe=630×51.37%=323.63kW;1MVA变压器平均功率P。=1000×参见本文3.3节。4电能损耗比较假定当地日照时间峰值为1500h,1MWp光伏组件年均上网发电量按150万hW·h计算，光伏组件最大工作电流取8.2A。以下计算均折算到1MWp比较项目变压器大修台数/台4.1变压器损耗电量比较压器的参数，500kVA变压器空载损耗0.75kW,负载损耗7.35kW,630kVA变压器空载损耗0.87kW,负载损耗8.30kW,1000kVA变压器空载损耗1.20kW,负载损耗12.00kW。变压器平均有功效率根据以上计算结果取51.37%,分别计算出三种变压器的平均有功效率为98.95%、99.05%和99.15%,从而能得出每年500kVA变压器比1000kVA变压器多损耗电能△Q₁=1500000×(99.15%-98.95%)=3000kW·h;每年630kVA变压器比1000kVA变压器多损耗电能△Q,=1500000×4.2直流电缆电能损耗比较根据表1中材料和设备的差别以及直流电缆电能损耗的理论可知直流电缆损耗与光伏电缆和直流电缆长度成线性关系。4.3高压交流电缆电能损耗比较发电单元使用的高压电缆长度折算到1MWp后分结果，以1MWp发电单元为基准，按标杆电价0.9元/kW·h,运营20年，财务净现率8%进行计算，得出表8。从表8可初步得出：其他条件相同时，630表7直流电缆损耗比较表1×4mm²电缆差额/km-7.4001×4mm²电缆损耗/kW·h-0.2022×70mm²电缆差额/km-0.4702×70mm²电缆损耗/kW·h-0.727表84种容量发电单元技术经济对比表各项目子项名称一次投资年均2×70mm²电缆损耗/万kW·h净现值汇总(万元)(1)不少厂家