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调整光伏组件倾角设计,改变鸭子曲线!

录入时间:2024/06/17 作者/来源王淑娟 智汇光伏

新上网电价机制,将颠覆传统光伏系统设计思路!

在固定标杆电价的机制下,光伏组件的倾角设计为:南向、发电量最大倾角,可实现项目收益最大化;
然而,随着地面光伏电站、分布式光伏逐渐进入电力市场化交易,这一传统的设计思路将被颠覆!可以通过改变光伏组件的角度设计,改变“鸭子曲线”的趋势!
智汇光伏行研,赞2247
详细分析如下文

一、传统光伏组件倾角设计思路

传统的光伏系统设计方案中,光伏组件的倾角,往往是朝南、发电量最大倾角。该角度一般在项目所在地纬度附近。
采用设计方案,可以实现发电量最大,同时也呈现两个特点:
1、一天之内,中午是发电量最大的时间
下图为典型的南向最佳倾角,光伏组件的出力曲线,成“正抛物线形状”
图片

图:典型光伏出力曲线

如果调整光伏组件的“方位角”,不同时间的出力将发生明显变化;

方位角朝东,则早晨发电量高;

方位角朝西,则晚上发电量高。

下图为不同支架安装方式下,一天之内光伏系统出力的模拟曲线。

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以平单轴支架为例,
早上、晚上,由于采取朝东、朝西的方位角,发电量明显高于固定式;

由于倾角为0,中午的发电量反而小于固定式。

2、一年四季之内,春季、秋季是发电量最大的月份

下图为内蒙古某地,组件采用不同的倾角设计时,光伏系统的出力情况。

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图:不同设计倾角下,一年12个月,光伏系统出力曲线模拟

从上图可以看出,当光伏系统的倾角设计为41°时,全年的发电量最大,为春季3、4、5月份和秋季9、10、11月份的出力最大。
如果调整光伏组件设计的“高度角
将倾角扩大到70度,则冬季12月、1月、2月的发电量最大;
将倾角调整到0度,则5月、6月、7月的发电量最大。

二、传统设计思路对电价的影响

随着光伏项目在各地渗透率的提高,由于光伏出力非常集中,许多地方的交易电价成交价格,都出现明显的“鸭子曲线”。

下图为美国加州的鸭子曲线。2015~2022年,随着光伏渗透率的增加,成交价格越来越低,低谷电时间越来越长!

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下图为2022年,中国山东的现货交易价格,呈现“倒置抛物线形状”

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三、光伏项目将全面执行新的电价机制

在固定标杆电价的机制下,发电量最大的设计,一定是收益最大的设计方案!

随着我国电力市场的建设,无论地面光伏电站,还是分布式光伏项目,都面临中午大发时,执行谷段电价的尴尬局面。

因此,就要寻求图片的最大值。即使总发电量变少,但由于电价大幅提高,也能实现项目收益更佳!

1、越来越多省份销售电价执行谷段电价

截止目前,全国已经有11个省份正式在春秋季执行中午谷段电价,湖北省正在征求意见,江苏、江西正式实行重大节日谷段电价!(详见《中午低谷电价,蔓延至14省!》)
表:中午执行谷段销售电价的省份

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2、部分省份,上网电价执行谷段电价

1)宁夏
根据宁夏发改委印发《关于做好2024年电力中长期交易有关事项的通知》,
用户与新能源平段交易申报价格不超过基准电价,峰段交易申报价格不低于平段价格的130%,谷段交易申报价格不超过平段价格的70%
宁夏燃煤发电基准价为0.2595元/千瓦时,按上述比例,新能源在峰段的交易价格不低于0.33735元/千瓦时,而谷段的交易价格则不超过0.18165元/千瓦时。

光伏的发电主要集中在谷时段(9:00-17:00),因此,几乎所有的电量交易电价将不超过0.18165元/千瓦时!

2)甘肃

根据《甘肃省2024年省内电力中长期年度交易组织方案》,提出新能源发电交易价格机制:新能源企业峰、谷、平各段交易基准价格为燃煤基准价格乘以峰谷分时系数(峰段系数=1.5,平段系数=1,谷段系数=0.5),各段交易价格不超过交易基准价。电力用户与新能源企业交易时均执行国家明确的新能源发电价格形成机制。

因此,甘肃省新能源项目,各阶段电价交易的上限如下表所示。
表:工商业用户峰谷时段划分及新能源交易基准价

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光伏项目发的大部分电量,交易价格的上限将为0.1539元/度,如下图所示。

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3、谷段电价的特点

以河南为例,5月29日,河南省发改委下发《关于调整工商业分时电价有关事项的通知》,根据最新的分时电价政策,制作出不同季节的电价直方图如下。

高峰:平段:低谷=1.72:1:0.45

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从上图可以看出,按照传统设计思路,光伏南向最佳倾角的情况下:
1)一天之中,谷电出现在半夜、光伏出力最大的中午时段;

2)一年中,谷电出现在发电量最好的春季、秋季。

无独有偶,山东5个小时的谷电(10:00~15:00),也是主要集中在春、秋季节,冬季的谷电时间相对较短,夏季则无谷电时间。如下图所示。

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四、综合分析与建议

1、前文分析结论

通过前文分析我们可以发现,
1)由于在传统光伏系统设计思路下,光伏出力集中在一天之中的中午,一年之内的春秋季节,因此,在市场化交易条件下,随着光伏渗透率的提高,中午交易电价会越来越低!春秋季出现谷电的时间越来越长!
2)通过调整组件的设计的“方位角”、“高度角”,可以有效调整光伏系统的出力曲线。

因此,如果在未来光伏项目设计中,采取新的设计思路,可以明显改变当前光伏项目上网电价“鸭子曲线”越来越明显的情况。

2、建议

可以采取以下措施

1)调整光伏组件的“方位角”,采取一定的朝西角度;

由于各地主要是“晚高峰”,即晚上电价高,推荐采用朝西的方位角。虽然总发电量可能会下降20%左右,但上网电价为峰段电价,是低谷电价的3~4倍!因此,即使发电量降低,图片仍可以明显提高。

以山东烟台为例,方位角对发电量的影响如下。更多地方的影响,参考《方位角不为0时,对发电量影响有多大?


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2)降低光伏组件的“高度角”,固定式采取15°左右倾角;

对于大部分省份,夏季由于取暖需求,电价往往较高。降低高度角,可以明显提高夏季发电量,减少春季、秋季的发电量。

虽然总发电量降低,但由于夏季中午电价以平段电价为主,图片仍可以明显提高。

然而,考虑到清洗、灰尘积累等因素,15°的高度角设计,会比0°设计更合理。

3)采用“平单轴跟踪支架”

平单轴跟踪支架恰好符合上述两个特点,
“高度角”为0,可以夏季发电量;
早晚有明显的方位角,可以提高早晚的发电量;
因此,在现有的电价体系下,采用“平单轴跟踪支架”,可以明显提生“高上网电价”时的发电量,提高图片

同时,与固定式相比,平单轴跟踪支架的成本无明显提高,不仅可以提高总发电量,还可以提高“高上网电价”时的发电量!



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