光伏项目支架方案经济性对比分析——以宁夏某光伏发电项目为例

王可华 于学鹏 陈 云

（浙江浙能电力股份有限公司，浙江 杭州 310013）

一、宁夏地区及项目场地光资源情况

宁夏回族自治区位于我国西部的黄河上游，东邻陕西省，西部、北部接内蒙古自治区，南部与甘肃省相连，是我国太阳能资源最丰富的地区之一。宁夏地区的太阳能资源因地域不同而变化较大，其特点是除贺兰山、南华山及六盘山部分地区少于5000MJ/m2·a 外，其他各地区均高于5800MJ/m2·a。南部山区和灌区的银川及周边县市，年日照总辐射介于5800～6000MJ/m2·a之间，中部干旱带太阳能资源最为丰富，年总辐射均高于6300MJ/m2·a。

本项目位于宁夏宁东灵武镇，根据场址区域辐射数据显示：年平均年总辐射为 6140MJ/m2。根据《太阳能资源评估方法》确定的标准，属于B等级“资源很丰富”区；太阳能资源稳定度为0.389，直射比为58.2%，太阳能资源稳定度为B等级，属于稳定等级；太阳能直射比为B等级，属于“高”等级。因此，本项目所在地太阳能资源很丰富，直射比高并且稳定，具备开发利用的基本条件。

二、光伏支架形式简介及对比

光伏支架作为光伏发电支撑系统的重要元件，支架选型对光伏电站的经济指标、建设用地指标和建设规模都有很大影响，是光伏发电系统的重要组成部分。按照安装方式可分为固定式和跟踪式。其中，固定式可分为固定安装式、倾角可调式；跟踪式可分为平、斜单轴跟踪式和双轴跟踪式。

1.固定式支架，根据项目所在地地理位置、全年太阳辐射分布的直接辐射和散射辐射比例等确定最佳安装倾角，以此角度进行固定安装的方式。具有技术成熟、成本相对较低、应用广泛等优点。

2.固定可调式支架，根据项目所在地全年太阳辐射分布情况，将全年分成若干时间段，在每一时间段内，选取最大发电量的倾角并定期进行调节的方式。固定可调式支架的特点是兼顾了固定式和跟踪式的优点，结构形式简单，造价及运维成本较低，能在一定程度上提高了发电量。

3.平单轴跟踪支架系统，一种广泛应用于中低纬度地区的单轴跟踪光伏支架形式，支架南北排布，旋转轴水平布置，自东向西跟踪太阳角度变化，保证每一时刻入射角为最小值，以此来获得较大的发电量，较固定式支架，理论上可提高发电量15%以上。

4.斜单轴跟踪支架系统，一种广泛应用于中低纬度地区的单轴跟踪光伏支架形式，支架南北排布，可采用联排设计或独立排设计方式。斜单轴旋转轴与水平面有一定倾角，根据不同纬度，选择斜单轴支架倾角。形成比平单轴更好的迎光面，自东向西跟踪太阳角度变化，较固定式支架，理论上可提高发电量25%以上。

5.双轴跟踪支架系统，沿着两个旋转轴运动，能同时跟踪太阳的方位角与高度角的变化，理论上，可完全跟踪太阳的运行轨迹以实现入射角为零，较固定式支架，理论上可提高发电量30%左右。

根据某地区已建成相关数据，以固定安装式为基准，对1MWp光伏阵列的不同支架方式进行比较（详见166页表1）。

表1 1MW光伏组件不同阵列方式比较

而在工程实践中，常用的光伏支架通常为固定式支架、固定可调式支架、平单轴跟踪支架系统，三种类型支架各有优缺点：固定式支架结构简单，稳定性好，成本低，免维护，但是发电量相对较低；固定可调式结构相对简单，定期调节，成本较低，介于固定式和跟踪式成本之间，具有安全可靠的特点，发电量也有进一步的增加；平单轴跟踪式结构复杂，稳定性相对较差，成本较高，但发电量有明显的提升。

三、项目支架方案经济性对比分析

本项目选取固定式、固定可调式和平单轴式三种支架形式，以装机容量150MWp，双面半片多主栅单晶PERC 540Wp组件作为基本参数，进行模拟仿真，最佳倾角、发电量等情况对比（详见167页表2）。

表2 光伏发电系统电量对比方案

本项目评价期26年，第1年为建设期，其中，现金流入部分计列电费收入、补贴收入（若有）、回收固定资产原值和回收流动资金；现金流出部分计列建设投资、流动资金、经营成本、营业税金附加。总成本费用主要包括折旧、维修费、材料费、保险费、职工工资及福利费、其他费用、土地租金和利息支出等（详见167页表3）。

表3 光伏发电系统经济评价参数对比

（一）清偿能力分析

本项目可用于还贷的资金来源为发电利润、折旧费及其他资金。固定式支架方案项目最大偿还能力为：102124.5万元；固定可调支架方案最大偿还能力为：106043.57万元；平单轴支架方案最大偿还能力为：113893.42万元。

（二）财务生存能力分析

根据财务计划现金流量表，通过考察项目计算期内的投资、融资和经营活动所产生的各项现金流入和流出，计算净现金流量和累计盈余资金，分析得出本项目三种不同支架方式运营期各年现金流量均为正，均有足够的净现金流量维持正常运营，具备较强的财务生存能力。

（三）盈利能力分析

固定式支架方案运营期发电收入总额为135350.03万元（不含补贴收入及增值税），项目全部投资税后财务内部收益率为4.13%；固定可调式支架方案运营期发电收入总额为140070.6万元（不含补贴收入及增值税），项目全部投资税后财务内部收益率为4.65%；平单轴支架方案运营期发电收入总额为149837.29万元（不含补贴收入及增值税），项目全部投资税后财务内部收益率为5.04%。

基于本项目建设条件和地质特征，结合现场地理面积实际条件及限制性因素，综合比较三种支架方案的清偿能力、财务生存能力、盈利能力，选取收益率较高的支架方案，项目优先全部采用平单轴支架方式。

四、结论

项目投资收益率作为光伏发电项目可行性的重要指标，除了组件选型效率之外，支架方案是影响项目投资收益的重要因素之一。可调支架和跟踪支架可明显提升发电量，但是，由于其初始投资成本、运维成本和故障率等均较高，对发电成本的影响需要具体项目具体分析。本文以宁夏某光伏项目为例，对比分析了固定式、固定可调式和平单轴跟踪支架式的发电量差异及经济性，得出以下结论：

1.从发电量提升角度看，若采用固定支架方案，33°倾角为最佳倾角；采用固定可调支架和平单轴跟踪支架均能明显提升发电量，平单轴跟踪支架提升发电量最明显。

2.在可行性研究分析中，应综合考虑项目地域特点及气候环境等因素，充分考虑结构形式，支架成本、发电量、占地面积、支架故障率及运维成本等，若以项目收益率为评判标准，应以项目收益率就高为原则，选择最优的光伏组件安装方式。

3.在项目建设前期，发电量预测及成本费用估算对项目的经济性测算至关重要，由于缺乏宁夏相关已投运项目运维费用数据，可研阶段部分参数取值采取暂估方式，与实际情况会存在一定偏差，难以反映项目实际收益率。在项目投运后，应及时做好项目台账管理，在项目后评价时，采用对比法进行判断与可研阶段偏差，提高前期开发人员预测项目收益水平。