固定式和跟蹤式分布式光伏發電經濟對比分析

黃寧

西安機場大力推動綠色機場建設，積極采用清潔能源改善機場供用電結構。2023年機場通過社會化招商，引入第三方進行分布式光伏發電建設，同時為了做好研究分析，分別建設了屋面混凝土基礎固定安裝模式和地面索驅動平單軸支架跟蹤安裝模式，通過運行數據及投資經濟性對比分析，有利于市場選擇和光伏產業效益提升。

隨著全球環境問題日益嚴重，人們對環境保護的意識不斷提高以及對清潔能源的需求不斷增長，太陽能光伏發電作為一種清潔、可再生的能源，在全球范圍內受到越來越多的關注。光伏支架在太陽能光伏發電系統中起到支撐和固定光伏組件的作用，最受歡迎的是固定光伏支架和跟蹤光伏支架。與傳統能源相對比，清潔能源隨著技術規?；髴贸杀静粩嘟档?，帶來的經濟效益也不斷提高，可以促進產業結構的調整和優化。

一、西安機場分布式光伏項目簡介

西安機場分布式光伏項目位于陜西省咸陽市渭城區西安機場場區內，北緯34.445°，東經108.770°。項目周圍無高大建筑物遮擋，光資源條件較好。建設總容量69.3kWp（DC容量），總投資55.43萬元。按照“自發自用，余電上網”的模式并網運行。從地區能源資源來看，該項目所在地太陽能年平均輻射值為4915.08MJ/m?，其太陽總輻射年輻照量等級屬“豐富”等級，該地區穩定度等級屬于C類“一般”地區，區域日照充足，適合光伏電站的建設。

本項目屋面混凝土基礎固定安裝模式采用550Wp單面單晶硅組件106塊，按照15°傾角布置，總功率58.3kWp。地面索驅動平單軸支架跟蹤安裝模式采用550Wp單晶硅雙玻組件20塊，按照±60°單軸追蹤式支架布置，總功率11kWp。光伏組件直流電源經組串式逆變器逆變成交流電后輸送至并網箱。光伏組件采用串并聯的接線方式，每6—18塊一串組件并聯接入60/10kWp逆變器，逆變器輸出的400V交流電接入0.4kV低壓配電室。項目收益自正式并網運行首日起算，以分布式能源站所發電量乘以同期機場方與國網陜西西咸供電公司結算購電價格為基礎，按照機場方24%、投資建設運營方76%比例分成。

二、項目投資情況

本項目由于規模小，且以研究分析為主，因此整體投資高于分布式光伏項目水平，此處主要對兩種不同安裝模式進行經濟性對比，如表1所示。

表1??不同安裝模式光伏成本對比

投資成本 屋面固定安裝模式/元 地面跟蹤安裝模式/元

設計 9328 1760

水泥支墩 22154 2420

支架 23320 30000

光伏組件 99110 18700

逆變器 12500 4200

交直流線纜 17490 3300

人工及安裝 29150 5500

并網箱 31968? 6032

監控及傳輸 29444? 5556

合計 274465? 77467

通過兩種不同安裝模式的分布式光伏成本統計，可以測算出來屋面固定安裝模式平均成本為4.71元/W，地面跟蹤安裝模式平均成本為7.04元/W。

三、項目運營發電及收益

為了統計分析不同安裝模式光伏運營發電情況，選取同一天對比兩種不同安裝模式的功率輸出和電量輸出進行統計分析，如表2所示。

表2??不同安裝模式光伏輸出功率及電量

安裝模式 地面跟蹤支架光伏 屋面固定支架光伏

日期 最大輸出功率（kW） 日累積發電量（kWh） 最大輸出功率（kW） 日累積發電量（kWh）

2023年8月31日 9.6 70 45.7 324

2023年9月1日 10.2 40 38 202

2023年9月2日 9.4 64 45 297

2023年9月3日 8.8 64 43.5 302

2023年9月4日 9.2 65 44.6 303

2023年9月5日 9.6 63 45.2 301

2023年9月6日 10.4 54 50.3 246

可以看出來，在8月31日同樣的天氣氣候條件下，地面跟蹤安裝模式光伏輸出最大功率為9.6kW，日累積電量為70度；屋面固定安裝模式光伏輸出最大功率為45.7kW，日累積電量為324度。

在同一光照條件下，通過對比計算，地面跟蹤安裝模式光伏輸出最大效率為86.36%，屋面固定安裝模式光伏輸出最大效率為77.18%。地面跟蹤安裝模式發電效率較屋面固定安裝模式提高約10%左右。

本項目并網點低壓負荷遠大于光伏裝機容量，光伏所發電量全部就近由并網處低壓負荷進行消納。按照項目25年運營期，年平均有效利用小時數為1076，機場峰平電價，可以計算出兩種安裝模式下的項目收益情況，如表3所示。

表3??不同安裝模式光伏收益對比

屋面固定安裝模式 地面跟蹤安裝模式

運營期發電量/度 1568270 325490

運營期收益/元 1097789 227843

不考慮運營成本，使用（光伏運營期收益—投資成本合計）/裝機容量，可以計算出單位裝機容量的光伏利潤率，通過計算發現，不同安裝模式下，單位裝機容量的光伏利潤率基本一致。

四、固定安裝和跟蹤安裝成本對比

固定光伏支架采用堅固的結構設計安裝難度較小，在固定的地面或者屋頂都可安裝。無論在酷暑寒冬或是一些氣候環境惡劣的情況，都能夠可靠地支撐光伏組件保持穩定，可靠性高，后期不需要過多人力物力來維護。

跟蹤光伏支架安裝相對比較復雜，需要考慮多方面的因素，如光伏面板的大小以及距離等，施工過程中需要進行精準安裝調試，以免造成誤差，跟蹤光伏支架會隨著太陽的位置自行調整角度充分利用陽光，產生的能量更多，同時存在機械故障的風險，需要更多人力物力來維護，因此維護成本相對于固定光伏支架高一點。

在同等環境下隨著時間的推移，跟蹤安裝模式的維護成本會越來越高。跟蹤安裝模式能更加充分地利用太陽能，相較于固定安裝模式能獲得更高的收益。但是由于追蹤安裝模式的技術成本以及維護成本較高，也會影響到經濟收益。西安機場大力推進綠色光伏清潔能源建設，使用固定光伏板更加合適。

五、項目意義

1.本項目具有綠色節能減排示范效益，西安機場作為陜西空中門戶，建設和發展綠色光伏清潔能源，充分展示了企業的社會擔當，具有很好的展示、宣傳和示范效益。

2.本項目具有創新研究意義，項目創新采用索驅動平單軸支架跟蹤安裝模式，對于這種新型安裝模式的光伏項目運行、維護、分析等均能積累經驗。

3.節約建筑能耗，在屋面上安裝光伏陣列，無需額外用地或增建其他設施，由于光伏陣列安裝在屋面結構上，吸收一部分太陽能，轉化為電能，節省了能源，又利于保溫作用。

4.補充西安機場用電，減少當地電網壓力，隨著機場規模的不斷擴建，用電需求大幅增加，特別是夏季，白天工作時間，由于大量制冷設備的使用，形成電網用電高峰。而這時也是光伏陣列發電最多，上網電量最大的時候，光伏項目能夠給機場提供電力補充，減少當地電網壓力。

六、結語

在化石能源逐步枯竭、環境污染日益嚴重、生態意識不斷增強的今天，在機場實現對太陽能、建筑的綜合利用，避免了由于使用一般化石燃料發電所導致的空氣污染和廢渣污染，不產生固體廢棄物，又能夠優化能源結構，保護生態環境，改善機場條件，同時對建設綠色機場發揮了十分重要的戰略作用。西安機場通過研究對比地面跟蹤安裝模式和屋面固定安裝模式的分布式光伏，發現不同安裝模式下，單位裝機容量的光伏利潤率基本一致。西安機場三期擴建將實施約13MW的大規模分布式光伏發電，全部采用投資成本更低的固定安裝模式，有利于光伏項目整體的資源成本節約和效益。

（作者單位：西安咸陽國際機場股份有限公司）