合理增加阵列间距,提升系统端LCOE

在某些光伏项目上,当给定了一定的土地面积、直流侧安装容量,在面临组件选型时,需要考虑如何将组件铺满,不同的组件由于尺寸、功率不同,他们的间距设计也不完全相同。如何在满足边界条件的基础上,又能降低LCOE,进行技术方案的决策?投资方或设计院当面临这个问题时,不妨这样来考虑:

1.同土地面积同直流侧容量,不同组件前后间距比例的速算

假设:

1#组件的功率为P1,组件长度L1,宽度W1,面积A1,阵列前后排间距为Pitch1,土地利用率为GCR1

2#组件的功率为P2,组件长度L2,宽度W2,面积A2,阵列前后排间距为Pitch2,土地利用率为GCR2

根据相同的土地面积S,及相同容量为边界条件得到如下公式:

S*GCR1/S1*P1=S*GCR2/S2*P2

GCR2=GCR1*P1*S2/(P2*S1)

Pitch2=L2/GCR2

如果组件面积相同,即S1=S2,可进一步得到:

Pitch2=Pitch1*P2/P1

【算例】:组件1#210方片电池组件,其尺寸为2384*1303,功率720W,间距12m,那么其GCR1=39.9%,组件2#为210R组件,其尺寸为2382*1134,功率660W。那么组件2#的前后距离可计算为:

GCR2=2382*1134/(2384*1303)*39.9%*720/660=37.85%

那么Pitch2=4.78/37.85%=12.62(m)

也就是说,相同的土地面积以及组件安装方式下,660W的组件前后间距可达到12.62m,其排布以后的装机容量,与720W组件12m间距布置的容量相同

2.同土地面积同直流侧容量,组件间距增加方案的经济性

高效组件由于效率提升,相同的直流侧容量下,可减少组件数量,继而减少了系统的BOS成本,以及节省土地使用面积。如果按上述逻辑,通过合理的增加间距,实现相同的装机容量,系统端成本的变化主要是交直流线缆、土地成本的变化。

假设估算场景位于青海,组件功率660W,效率24.43%,直流容量133MW,按正常间距计算土地面积节省,按间距增加方案,土地面积增加。

通过简单测算,660W组件采用间距增加方案的成本变化如下:

合理增加阵列间距,提升系统端LCOE

通过PVsyst模拟仿真,间距增加方案的首年发电提升约0.37%,通过损耗分析,主要来自:阵列的前后排阴影遮挡损失及电气损失减少、组件背面辐射接收量增加等。

合理增加阵列间距,提升系统端LCOE

3.经济性分析

按照相同LCOE原理,若生命周期内0.37%的发电提升比例,折算成系统成本约1.1/W的节省。因此,高效组件间距增加所带来的系统价值约为0.56分至0.68分。

  • 成本增加0.43-0.55/W
  • 发电增益:生命周期内等效LCOE节省约1.1/W
  • 净收益0.56-0.68/W(发电增益覆盖成本后净节省)

4.结论

高效率组件优势减少组件数量,降低BOS成本(支架、安装等);给定土地面积、容量一定时,通过合理增加间距,提升发电效率,降低单位度电成本。

需权衡因素
    • 电缆和土地成本需通过精细化设计优化;
    • 间距增加需结合地形与阴影遮挡情况,避免过度设计。
    • 由于场区形状的不同,布置与计算结果会有差异,建议采用Candela3D软件根据场区特点进行快速的实际布置与优化。

注:以上分析基于青海地区典型项目参数,实际应用中需结合具体场景优化。

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