辽宁光伏电站设计容量与备案容量（辽宁省光伏电站收益和发电量计算方法）

辽宁省光伏电站收益和发电量计算方法

辽宁省，简称“辽”，取辽河流域永远安宁之意而得其名，是中华人民共和国省级行政区，省会沈阳。辽宁省共辖14个地级市（其中两个为副省级市），共有59个市辖区、16个县级市、17个县，8个自治县。

沈阳市

辽宁省下辖各地市分别为：沈阳市（副省级、省会）、大连市（副省级、计划单列市）、鞍山市、抚顺市、本溪市、丹东市、锦州市、营口市、阜新市、辽阳市、盘锦市铁岭市、朝阳市、葫芦岛市。

辽宁省位于东北地区南部，介于北纬38°43'至43°26'，东经118°53'至125°46'之间，南濒黄海、渤海二海，西南与河北接壤，西北与内蒙古毗连，东北与吉林为邻，东南以鸭绿江为界与朝鲜隔江相望，总面积14.86万平方千米。

辽宁省地势大致为自北向南，自东西两侧向中部倾斜，山地丘陵分列东西两厢，向中部平原下降，呈马蹄形向渤海倾斜，由山地、丘陵、平原构成；地跨辽河、浑河、大凌河、太子河、绕阳河、鸭绿江六大水系，属温带季风气候。

图1-1 辽宁省地图

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1.辽宁省太阳能资源概况

图1-2辽宁省太阳能资源分布

图1-3辽宁省太阳能资源统计

根据图1-2所示，辽宁省太阳能资源非常丰富，绝大多数地方年均峰值日照时数都在1300小时以上。太阳能资源大体呈东南部少西北部多，西部最多的地方均峰值日照时数甚至达到了1500小时。

辽宁全省探明可开发利用的太阳能资源储量为0.209990乘以10的14次方，属于太阳能资源非常丰富的地区之一。由于受季风气候的影响，整个辽宁省太阳能资源水平面总辐射量的年均差异为6%左右，属于年际差异比较大的地区。

2.分月日均峰值日照时数

可能很多朋友好奇我测算时的数据来源于哪里。今天在这里也给大家揭秘一下。我平常最主要用到的工具软件有PVsyst 7.2、meteonorm 8.0，处理数据图表只用了WPS中的电子表格。

我们通过模拟软件模拟出各个地市的太阳能资源情况时，需要参考至少近十年以上的气象资料，以便得出相对比较合理的平均数据。我一般采用的主要是采用1995年到2015年的数据进行加权平均计算，也就是参考了近20的数据。

不同的数据来源会有一定的差异。例如meteonorm 8.0的数据加入了空气相对湿度、空气浑浊度、风速等因素对太阳辐照度的影响，所以水平面的峰值日照数据就相对小一点，也显得可靠一点。NASA-SSE的数据就没有考虑这些因素对太阳辐照度的影响。我一般计算时都采用meteonorm 8.0的气象数据。

图1-4 PVsyst 7.2软件设定经纬度、海拔和时区界面

图1-4中所示的是辽宁省沈阳市的经纬度、海拔和时区的设定假面。沈阳市市政府驻地的纬度为北纬41.78°、经度为东经123.42°、海拔57米、时区为东8区。设定好参数以后导入meteonorm 8.0中的太阳辐射数据。

图1-5 meteonorm 8.0中沈阳市水平面日均峰值日照时数

图1-6 meteonorm 8.0中沈阳市水平面年均峰值日照时数

设定好参数以后导入NASA-SSE中的太阳辐射数据。

图1-7NASA-SSE中沈阳市水平面年均峰值日照时数

图1-8 NASA-SSE中沈阳市水平面日均峰值日照时数

图1-9 交互地图选择地点

如图1-9所示，除了手动输入经纬度数据以外，也可以通过交互地图进行选择需要提取数据的地点。通过整理得出辽宁省各个地市的太阳辐照情况数据。

图1-10 辽宁省各地市水平面日照时数

如图1-10所示的峰值日照数据是从NASA-SSE中得到数据。平均日照时数的计算方法就是将所有月份的日照时数进行加总，然后再除以12得到的数据就是一年内每日平均日照时数。

图1-11 辽宁省各地市年平均日照（kWh/m²/day）

3.辽宁省地理概况

通过查地图将辽宁省各个地市的市政府驻地的大致经纬度进行统计，并通过导入meteonorm 8.0中的近20年的平均太阳辐射数据。这样就可以得到经度、纬度、海拔、年均水平面辐射、日均水平面辐射的数据。

假定组件方位角朝向正南面为0°，接收到的太阳光辐射量为100%。组件斜面峰年均峰值小时数是通过模拟组件朝向正南面，各个倾斜角度的辐照量得出各地最佳倾角。通常纬度越高斜面与水平面峰值日照时数差距就越大。

图1-12 辽宁省地理概况

根据图1-12所示，辽宁省各个地市主要在北纬40°、东经120°左右，水平面峰值日照时数都在1350个小时以上，属于太阳能资源非常丰富的地区。组件斜面峰值日照时数1650个小时以上，斜面比水平面的日照辐射量普遍多15%以上。

图1-13 辽宁省各地市纬度对比图

根据图1-13所示，辽宁省各地市纬度最高的为铁岭市42.29°，纬度最低的为大连市38.92度。

图1-14 辽宁省各地市最佳倾角对比

根据图1-14所示，辽宁省各地市最佳倾角最低为大连35°，最高为阜新41°。通过图1-13和图1-14进行比较，可以知道组件的最佳倾角会随着纬度的增大而增大。

图1-15辽宁省各地市组件斜面日均峰值小时数

根据图1-15所示，辽宁省各地市组建斜面日均峰值小时数最高的为朝阳市4.93小时，最低的为大连市4.52小时。全省各地市斜面日照峰值小时数均超过4.5小时。

图1-16辽宁省各地市斜面与平面差值百分比

根据图1-16所示，辽宁省各地市斜面与平面差值百分比指的是斜面减去水平面的峰值日照时数，得到的值除以斜面峰值日照时数，再乘以100%。

具体公式为：

差值百分比＝（斜面峰值时数－平面峰值时数）÷斜面峰值时数×100%

以沈阳市为例，平面峰值日照时数为1373小时，斜面峰值日照时数为1664，则有：

差值百分比＝（1664－1373）÷1664×100%

差值百分比＝291÷1664×100%＝0.1749×100%＝17.49%

计算这个差值的目的，是为了间接证明，设置倾角对发电量影响的大小。通过上面的比较，我们可以得出一个初步的结论。纬度位置越高设置最佳倾角对光伏电站发电量影响越大，反之在低纬度地区平面和斜面光伏电站发电量差异相对较小。

因此我们可以得出一个结论，在低纬度地区建平屋顶光伏阳光房，也能获得比较多的发电量，做平面露台遮阳棚也可以有很好的收益。但到了高纬度地区平面放置的光伏组件将比斜面得到的发电量少很多，所以不适合建平屋顶光伏阳光房，也不适合建平屋顶露台遮阳棚。

4.辽宁省余量上网电价

图1-17 辽宁省上网电价

图1-17所示，辽宁省的上网电价为笔者通过互联网渠道整理所得，并不代表当地的实时上网电价。要想获得当地实时的上网电价，可以向供电部门进行咨询。这里只是为了方便计算进行的随机取值。后面所有测算数据均依照图1-16所示的电价数据进行测算。

图1-18辽宁省余量上网电价构成

如图1-18所示，辽宁省余量上网电价的有光伏上网指导价加上余量上网补贴电价，当然这里仅仅是为了测算需要进行了一个情景模拟，不代表当地的实际情况。当地具体有没有电价补贴，每度电补贴多少，以当地实际情况为准。

5.系统效率损耗比例情况

图1-19 系统效率损耗情况

根据图1-19所示，系统效率损耗主要包括直流电缆损耗、防反二极管及线缆接头损耗、电池板不匹配损耗、灰尘遮挡损耗、交流线路损耗、逆变器损耗、系统故障损耗、温度影响损耗等等。

上面所列举的所有的项目中，在实际运行的时候有可能会某些项目的损耗不会产生，所以计算系统效率损耗时不能简单地进行加总，而是需要根据系统的实际情况进行具体的分析。

根据以往的经验，在不考虑组件光衰造成的功率损耗的情况下，系统的运行效率可以达到85%以上。这里为了方便测算我们统一设定系统运行效率为85%。

6.组件光衰功率测算

图1-20件光衰功率测算

根据图1干20所示，假设光伏组件首年光衰2%，以后逐年衰减0.4%，经过测算光伏组件25年加权平均发电效率为93.2%，光伏组件30年加权平均发电效率为92.2%。在后面测算光伏组件的总发电量时统一采用25年93.2%的发电效率，30年92.2%的发电效率。

7.组件每瓦单价测算

图1-21 组件尺寸对成本的影响

根据图1-21所示，使用大尺寸电池组件可以显著降低周边成本及度电成本。以158.75毫米硅片电池组件基准。使用166毫米硅片电池组件可以降低周边成本0.8%、度电成本4.5%；使用182毫米硅片电池组件可以降低周边成本8.1%、度电成本9.3%；使用210毫米硅片电池组件可以降低周边成本9.8%、度电成本10.9%。

图1-22 装机容量每瓦单价测算

如图1-22所示，为笔者根据网络公开信息收集到的光伏电池组件每瓦单价，这里仅仅是为了测算的需要进行的随机处置，不代表当前的光伏电池组件市场价格。要了解当前光伏电池组件市场价格，请以当地的供应商报价为准。

因为任何一个商品它的价格组成必然包含了生产成本和流通环节的成本，以及各个环节的利润。所以商品到达我们消费者手中时，价格一定是灵活多变的，不可能做到全国价格统一、成本固定。

任何商家都是以盈利为目的，进行报价时一定都会为自己预留足够的利润空间。要充分考虑货物集散地到安装目的地的距离，货物集散地距离目的地越远产生的交通费用和食宿费用越多，反之则越少。

按照目前的市场行情以3元每公里估算运输费用相对比较合理。由于货物集散地到安装目的地距离随机性太大，这里统一不计算运输费用。

这里为了方便测算光伏电池组件的价格统一采用每瓦2.1元，逆变器、支架、电缆电柜、施工、辅材、设计费等按照比例进行测算，最终得出装机容量每瓦单价3.1元。

图1-23 典型分布式光伏电站每瓦单价组成

图1-24 典型分布式光伏电站每瓦单价组成占比

图1-25 360-370/435-445W单面单晶PERC组件

图1-26 360-370/435-445W单面单晶PERC组件

图1-27 182mm单面单晶PERC组件

图1-28 182mm单面单晶PERC组件

图1-29 210mm单面单晶PERC组件

图1-30 210mm单面单晶PERC组件

通过比较可以看出组件的尺寸越大单位面积的发电效率不变的情况下，也有利于节约周边初成本的支出。当然更大尺寸的硅片一般都是更先进的设计和更先进的制程工艺，相应的单位面积的发电效率也会有所提高。所以在价格不变的情况下，如果场地允许不妨优先考虑使用大尺寸硅片的电池组件。

8.装机容量所需组件数量测算

图1-31 装机容量所需组件数量测算

计算公式为：所需组件数据量＝预计装机容量÷组件标称功率

以10千瓦182组件装机容量为例：所需组件数据量＝10000÷540＝18.51≈19块

图1-32 10KW装机容量所需组件数量测算

9.装机容量所需总价测算

图1-33 装机容量所需总价测算

图1-34 10千瓦装机容量所需总价测算

如图1-33所示，166组件、182组件、210组件都充分考虑了大尺寸电池对降低成本的作用。计算公式为：

装机容量总价=组件单格×组件数据量÷组件占总成本的比例

10千瓦装机容量，以158.75毫米硅片组件为例，假如组件每瓦单价为2.06元，组件占总成本的67.74%，则有：

装机容量总价=组件单价×组件数量×组件标称功率÷组件占总成本的比例

装机容量总价＝2.06×24×410÷0.6774＝29,923.82元

或者：

装机容量总价=组件单价×装机容量÷组件占总成本的比例

装机容量总价=2.06×10000÷0.6774＝30,410.39元

前者计算方式主要用于知道具体组件型号时的精确估算，后者适合已知预计装机容量进行粗略估算。

以158.75组件为基准，采用166组件、182组件、210组件可降低一定的周边成本。具体计算方式为：

假设光伏电池组件占总成本的67.74%，分别以166毫米硅片、182毫米硅片和210毫米硅片组件10千瓦装机容量为例，介绍具体的计算公式。

166毫米硅片装机容量总价：

装机容量总价=（组件价格÷67.74%－组件价格）×（100%－0.8%）＋组件价格

装机容量总价=（20167÷67.74%－20167）×（1-0.008） 20167

装机容量总价=29694元

182毫米硅片装机容量总价：

装机容量总价=（组件价格÷67.74%－组件价格）×（100%－8.1%）＋组件价格

装机容量总价=（21751÷67.74%－21751）×（1-0.081） 21751

装机容量总价=31270元

210毫米硅片装机容量总价：

装机容量总价=（组件价格÷67.74%－组件价格）×（100%－9.8%）＋组件价格

装机容量总价=（20889÷67.74%－20889）×（1-0.098） 20889

装机容量总价=29861元

10.装机容量总发电量

图1-35 装机容量总发电量测算

图1-36 10KW装机容量总发电量测算

在往期作品中已经讲过了，如何计算总发电量的公式，今天再重复一下。

总发电量＝装机容量×组件综合发电效率×系统综合发电效率×年峰值小时数×25年

总发电量＝装机容量×组件综合发电效率×系统综合发电效率×年峰值小时数×30年

以沈阳市10千瓦装机容量为例：

总发电量＝10×0.932×0.85×1664×25＝329555.2度

总发电量＝10×0.922×0.85×1664×30＝395466.24度

11.装机容量总收入

图1-37 装机容量总收入测算

图1-38 10KW装机容量总收入测算

以沈阳市10千瓦装机容量为例，假设度电单价为0.4019元，则有：

总收入=总发电量×度电单价

25年总发电量＝10×0.932×0.85×1664×25＝329555.2度

30年总发电量＝10×0.922×0.85×1664×30＝395466.24度

25年总收入=329555.2度×0.4019元＝132448.23元

30年总收入＝395466.24度×0.4019元＝158937.88元

12.装机容量总支出

图1-39 182组件装机容量总支出测算

图1-40 182组件10千瓦装机容量总支出测算

以沈阳市182毫米硅片10千瓦装机容量为例，假设装机每瓦单价为3.1元，每度电的运营成本为0.04元则有：

总支出=建设成本 运营成本

运营成本=总发电量×0.04元

总支出＝建设成本 总发电量×0.04元

25年总支出＝31270元＋329555.2度×0.04元＝44452.20元

30年总支出＝31270元＋395466.24度×0.04元＝47088.65元

13.装机容量总利润

图1-41 182组件装机容量总利润测算

图1-42 182组件10千瓦装机容量总利润测算

以沈阳市182毫米硅片10千瓦装机容量为例，计算总利润则有：

总利润＝总收入－总支出

25年总利润＝132448.23元－44452.20元＝87996.03元

30年总利润＝158937.88元－47088.65元＝111849.23元

14.装机容量总利润率

图1-43 182组件装机容量总利润率测算

图1-44 182组件10千瓦装机容量总利润率测算

以沈阳市182毫米硅片10千瓦装机容量为例计算总利润率，则有：

总利润率＝总利润÷总支出×100%

25年总利润率＝87996.03元÷44452.20元×100%＝197.89%

30年总利润率＝111849.23元÷48150.90元×100%＝232.29%

这里必须要进行说明的是，这仅仅是粗略地计算，还有很多变量和因数没有考虑进来。这里只是为了便于大家直观地感受光伏电站的收入等各种数据的大致走向所做的估算。

比如维护人员的工资涨了、电价降低、更换电气设备成本下降、年与年气候差异变化大等等总收入就相应的会产生波动。总利润也就会和预期值产生差异。

15.装机容量年化利润率

图1-45 182组件装机容量年化利润率测算

图1-46 182组件10千瓦装机容量年化利润率测算

以沈阳市182毫米硅片10千瓦装机容量为例计算总利润率，则有：

年化利润率＝总利润率÷电站运营时间

25年年化利润率＝197.89%÷25年＝7.91%

30年年化利润率＝232.29%÷30年＝7.43%

这里我们可以预见的是运营时间越长，光伏电站各个设备和部件出现故障和损耗的概率就会增大，而且由于组件光衰发电效率降低，以及系统各个设备的老化传输转换效率也会降低，总发电量也会逐年减少。所以就会出现虽然总收入还是在不断增加，但是你的年收益率却会不断变小。

16.182组件收回成本时间

图1-47 182组件收回成本时间测算

图1-48 182组件收回成本时间

计算方式为每年发电产生的收入减去运营维护成本后和总建设成本相减。未收回成本时记为负数，收回成本后记为正数。

未收回成本金额＝年发电收入－总建设成本

未收回成本金额＝（年发电量×度电单价－年发电量×0.04元）－总建设成本

如图，1-47所示，以182毫米硅片组件为例进行测算。图中红色叉为未收回成本，绿色勾为以收回成本。从图中可知辽宁省光伏电站回收成本的时间集中在第6年和第7年。其中需要第7年才能回收成本的地区有6个，能在第6年完成回收成本的地区有8个。

这其中由于前期的故障少，实际发电效率也可能会高于测算值，维护成本也低于0.04元每度，实际回收成本时间大概率会提前到来。

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