
土地是一個偉大的詞匯,其偉大對于光伏產業而言日甚一日。
“十二五”期間,光伏裝機量提前半年完成35GW的裝機目標,從2010年的0.89GW起步,到2015年的35GW甚至更多,足足擴充了40倍有余。“十三五”期間,國家為光伏產業定下了更具野心的150GW裝機目標。在如今的土地形勢之下,裝機量以如此規模擴充,其底氣除卻分布式市場的潛在爆發力外,將土地以各種形式進行復合利用或攻克各類難、偏、雜的地形想必也是容量擴充的驅動力之一。
在可用土地越加珍貴的趨勢下,山地地形已被光伏產業人士研究許久。如今在山區中形態比較好的地大都變作農田,剩余的便愈發“寸土寸金”,而留給光伏人可用于開發的山地,其復雜性與日俱增。
云南榮尚一直在云南地區做復雜山地的光伏設計,對于復雜山地地形光伏電站如何做到最大收益頗有心得。
山地≠山坡,大坡度≠復雜
復雜山地的概念絕不是山坡或大坡度能夠詮釋的。所謂復雜山地,是溝壑交錯、多種朝向坡面相互過渡,地質、水文條件十分復雜的地塊,在設計之初就要求設計團隊充分考慮到微地形的變化。如果不加以考慮,很容易出現組件遮擋問題,到后期的布置和施工方面也會面臨不小的麻煩。
這要求設計師一定要多跑現場,認真做地圖分析與陰影分析。按照常規布置,山區中有些區域無論從設計角度還是施工角度都非常容易上手。但在陰影分析之后,這些區域就變成了遮擋區,不利于做布置方案,初期便需要剔除。
圖片一
圖片一便沒有考慮到地形的變化給組件帶來的變化,在近中午時分便已出現遮擋。
圖片二
圖片二所顯示的左下角也是一個地形變化的深溝,因為在設計初期考慮到了陰影拉長,所以在布置組件時便和后面的一排做了相應距離的拉長,以避免遮擋。這種陰影條件在設計起初就要考慮的非常仔細,在布置完現場以后,要對現場條件,尤其是惡劣的地形區域做重點排查。這樣可以避免后期的損失。
正南坡?東西坡?誰是真“雞腿”?
按照常規設計,復雜山地中的組件布置一般是以正南坡為主,但東西坡就真的不堪大用嗎?

上表是自云南投產一年多的山地光伏電站采集而來的數據,20號方陣是正南坡,42號是偏南坡,11號是西坡。對三個方陣的數據進行一年的采集后,取平均值進行比較,按照運營小時數正南坡運營時間是最長的,但發電量卻并不是最大的,反而是最小的。而西坡這邊發電量才是一年之中最大的。
最佳傾角≠最大收益
支架傾角的選擇是山地光伏設計的重要環節。以前很簡單,稍微計算一下。但最佳傾角并不能等同于電站的最大收益,如果想要電站擁有最大收益,度電成本的重要性要高于最佳傾角。
圖片三
以圖片三項目為例,28度是這個項目計算得出的最佳傾角。但經比較,從21度到35度,隨著傾角的變化,裝機量都是在下降的,這三條曲線沒有辦法判斷出哪個角度才能創造出最大收益。所以不能單以技術上的最佳傾角來判斷電站的最大收益點。因此在設計上需要引入度電成本的概念。

光伏區造價+升壓站等固定投資比上總發電量。這三個值比出來之后,將數據再次匯成表格,最佳傾角此時便已不是28度了,在24度時,投入產出比才是最高的。因此在做山地光伏設計時,不能單以技術角度來判斷電站的好與壞,更要從整體成本出發進行設計才能取得最好的收益。
總而言之,復雜山地的光伏設計大致有三個原則——
一是大自然的鬼斧神工,不應一概否定也不應簡單應付,精細分析,既要吃肉、也能啃骨頭,最大限度榨取地形的“剩余價值”;
二是運用三維地形陰影遮擋分析,將看似復雜凌亂的山地梳理出頭緒,分區塊設計和評估;
三是山地光伏設計中應重點分析陰影變化規律,根據太陽小時變化規律、地形東西坡變化規律及度電成本的分析,提出最優發電間距及傾角。