摘要：通過首都機(jī)場光伏的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際發(fā)電量數(shù)據(jù)，計(jì)算光伏電站的實(shí)際收益并推算未來機(jī)場光伏的運(yùn)維收益，總結(jié)可推廣的運(yùn)維和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)場光伏；光伏運(yùn)維；光伏電站效率；用電安全；光伏收益

概述

首都機(jī)場GTC光伏節(jié)能改造項(xiàng)目通過2年的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)于2016年底并網(wǎng)發(fā)電，投產(chǎn)至今已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行并發(fā)電2年，取得了一系列機(jī)場光伏的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。隨著國內(nèi)光伏市場的變化，總結(jié)機(jī)場光伏的經(jīng)驗(yàn)并加以推廣，對未來的收益進(jìn)行估算已經(jīng)是非常迫切研究的課題。

發(fā)電量對比

首都機(jī)場GTC光伏節(jié)能改造項(xiàng)目安裝容量為484kW，通過采集2017年1月至2018年11月間的光伏電站發(fā)電量數(shù)據(jù)折算成年度發(fā)電量為619520kW·h。實(shí)際利用小時數(shù)達(dá)到1280h，根據(jù)項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)文件，設(shè)計(jì)值首年發(fā)電小時數(shù)為1210h。通過實(shí)際發(fā)電量和設(shè)計(jì)發(fā)電量進(jìn)行對比，系統(tǒng)效率提升4.68%，達(dá)到了85.68%。

發(fā)電量提升的主要原因主要有如下幾點(diǎn)：

①設(shè)備穩(wěn)定性好，全年只出現(xiàn)2次逆變器停機(jī)的情況，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

②北京市氣污染防治的效果較好，提升了日照強(qiáng)度，提高了光伏電站的發(fā)電量。

③首都機(jī)場周邊沒有鳥類、高聳建筑物、大型工程等建設(shè)的影響，并且首都機(jī)場巡檢人員素質(zhì)較高，光伏電站清潔度始終保持在較高水平。

項(xiàng)目發(fā)電消納情況

首都機(jī)場GTC光伏節(jié)能改造項(xiàng)目全年所發(fā)電量全部就地消納。由于光伏電站電量就地消納能夠獲得0.9元/kW·h的電費(fèi)和0.42元/kW·h的國家補(bǔ)貼以及0.3元/kW·h的北京市市屬補(bǔ)貼，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段為保證光伏電站的完全就地消納，設(shè)計(jì)人員對GTC的電量消耗進(jìn)行了分析，最終采用了3個接入點(diǎn)的形式，保證了電站效益。

機(jī)場用電量較大，且用電負(fù)荷穩(wěn)定，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)健，安全系數(shù)高，是理想的分布式光伏電站用戶端。

機(jī)場光伏的成本構(gòu)成

機(jī)場光伏的成本構(gòu)成因?yàn)轫?xiàng)目的不同具有一定的差異性，下面根據(jù)近期完成概算的兩個不同并網(wǎng)形式的機(jī)場光伏項(xiàng)目進(jìn)行對比。

（1）項(xiàng)目1：采用10kV并網(wǎng)的機(jī)場分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)

其中設(shè)備及安裝工程包括光伏組價(jià)、光伏支架、電纜、升壓變、開關(guān)柜、并網(wǎng)柜和控制系統(tǒng)的設(shè)備、材料及安裝工程，占比高。

建筑工程包括，光伏組件基礎(chǔ)、土方開挖和回填，其他設(shè)備支架和基礎(chǔ)和施工輔助工程費(fèi)用。

表1 采用10kV并網(wǎng)的機(jī)場分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)單位千瓦造價(jià)（元）

其他費(fèi)用包括，設(shè)計(jì)費(fèi)，工程前期費(fèi)，保險(xiǎn)費(fèi)，土地、屋頂租賃等費(fèi)用。

（2）項(xiàng)目2：采用400V低壓并網(wǎng)的機(jī)場分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)

表2 采用400V并網(wǎng)的機(jī)場分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)單位千瓦造價(jià)（元）

其中設(shè)備及安裝工程包括光伏組價(jià)、光伏支架、電纜、并網(wǎng)柜控制系統(tǒng)的設(shè)備、材料及安裝工程，占比高。

建筑工程包括，光伏組件基礎(chǔ)、土方開挖和回填，其他設(shè)備支架和基礎(chǔ)和施工輔助工程費(fèi)用。

其他費(fèi)用包括，設(shè)計(jì)費(fèi)，工程前期費(fèi)，保險(xiǎn)費(fèi)，土地、屋頂租賃等費(fèi)用。

項(xiàng)目實(shí)際效益分析

實(shí)際效益分析部分分為兩部分，第一部分1.3.1為項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段預(yù)估發(fā)電量算出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果。第二部分1.3.2 為項(xiàng)目實(shí)際發(fā)電后的發(fā)電量計(jì)算出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果。兩者的折舊年限，成本、稅率水平等其他邊際條件均按照統(tǒng)一進(jìn)行測算。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的首都機(jī)場GTC光伏節(jié)能改造項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果如下：

測算資本金內(nèi)部收益率為：22.64%

項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率（調(diào)整所得稅后）：12.15%

項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（調(diào)整所得稅后）（ic=5%）：107.40萬元

項(xiàng)目投資回收期（調(diào)整所得稅后）：7.73年

經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目總投資收益率、項(xiàng)目資本金凈利潤率分別為6.93%和19.75%。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的首都機(jī)場GTC光伏節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)際發(fā)電量計(jì)算的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果如下

測算資本金內(nèi)部收益率為：35.95%

項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率（調(diào)整所得稅后）：21.53%

項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（調(diào)整所得稅后）（ic=5%）：107.40萬元

項(xiàng)目投資回收期（調(diào)整所得稅后）：4.68年

經(jīng)計(jì)算，通過優(yōu)化設(shè)備選型設(shè)計(jì)和科學(xué)的布局以及較高的運(yùn)維水平，首都機(jī)場GTC光伏項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了實(shí)際收益率的提升。在機(jī)場建設(shè)項(xiàng)目，前置的審批嚴(yán)密，設(shè)計(jì)要求高，充分的論證有利于建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)高水平項(xiàng)目工程。并且機(jī)場運(yùn)維人員的素質(zhì)普遍較高，對于無人或者少人值守的機(jī)場光伏項(xiàng)目，依托機(jī)場人員巡檢和運(yùn)維，尤其是機(jī)場人員對于自身電力系統(tǒng)的保障有力都使得機(jī)場光伏項(xiàng)目具有同類項(xiàng)目中較高的投資價(jià)值。

機(jī)場光伏收益高的原因

分布式光伏具體的收益情況主要取決于消納電力企業(yè)的用電情況。機(jī)場作為穩(wěn)定的用電用戶，能夠保證合理配置的光伏電站的全額消納，確保了光伏電站的利潤。

光伏電站運(yùn)營企業(yè)或者機(jī)場自身也可以通過降低電費(fèi)的形式或者機(jī)場直接投資的模式來獲取更加廉價(jià)的情節(jié)能源電力。不僅降低了成本，完成機(jī)場逐年的節(jié)能減排目標(biāo)，而且有助于機(jī)場的電力安全，實(shí)現(xiàn)部分電力的自給自足。

在高收益的情況下，設(shè)計(jì)方已經(jīng)和首都機(jī)場開始探索機(jī)場儲能（電儲能、化學(xué)儲能、儲熱、動力儲能）方式和智能微電網(wǎng)建設(shè)。

機(jī)場光伏的未來發(fā)展趨勢

分布式光伏的補(bǔ)貼現(xiàn)狀

2018年底，國家已經(jīng)調(diào)低了分布式光伏電站的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)貼從0.42元/kw·h降低到0.32元/kw·h，如果明年并網(wǎng)則為0.25元/kw·h。北京市光伏電站補(bǔ)貼沒有變化，依然是0.3元/kw·h，連續(xù)補(bǔ)貼5年。除北京以外，浙江、上海、廣東、西安等省市均對于分布式光伏項(xiàng)目有一定的省級或市級補(bǔ)貼。此類區(qū)域也更加適宜開展分布式光伏項(xiàng)目，可以提升項(xiàng)目利潤率。

光伏組件的價(jià)格現(xiàn)狀

進(jìn)入2018年以來，光伏組件的效率有了較大幅度的提升，價(jià)格則有較大幅度的下降。2016年首度機(jī)場GTC節(jié)能改造光伏電站的組件價(jià)格計(jì)算為3.8元/w，根據(jù)2018年近期的招標(biāo)情況，光伏組件的價(jià)格已經(jīng)下降到了2.0~2.3元/w的區(qū)間。

發(fā)電量提升手段增多

為滿足光伏“領(lǐng)跑者”的技術(shù)和競爭電價(jià)的要求，進(jìn)入2018年以來，單軸跟蹤支架，雙面發(fā)電組件，1500V直流光伏系統(tǒng)的造價(jià)均有較大幅度的降低。通過采用新技術(shù)，既能提升光伏電站的收益，也能增加光伏電站的系統(tǒng)先進(jìn)性，使機(jī)場的光伏電站能夠得到技術(shù)升級的優(yōu)勢，很好的解決各種類型地塊的利用問題。

機(jī)場光伏項(xiàng)目乃至機(jī)場的能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目大有可為

機(jī)場的用電成本約為1.1元/kw·h，電價(jià)高，具備較大的利潤空間。如果能夠和當(dāng)?shù)氐?a target="_blank">供電局合作，通過華北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)機(jī)場項(xiàng)目的具體鋪設(shè)和運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)光伏電站和10kV并網(wǎng)的部分，結(jié)合供電局在110kV以下的新機(jī)場范圍內(nèi)全額消納，會產(chǎn)生較高的利潤。

一旦結(jié)合到了110kV以下全額消納本光伏項(xiàng)目所發(fā)電量，就已經(jīng)實(shí)際形成了區(qū)域內(nèi)的智能微電網(wǎng)，設(shè)計(jì)院在具體的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)可以將機(jī)場自身的能源消耗看做一個閉環(huán)。其能源消耗相對獨(dú)立，管理權(quán)力集中且獨(dú)立，具備好的開展能源互聯(lián)網(wǎng)的方式，因此設(shè)計(jì)方針對首都機(jī)場進(jìn)行了能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃。

在規(guī)劃中，針對首都機(jī)場冷、熱、電、儲都進(jìn)行了規(guī)劃，并且依托110kV變電站下屬配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能源的大限度循環(huán)利用，提升能源利用效率，降低機(jī)場的整體能源消耗。

安科瑞分布式光伏運(yùn)維云平臺介紹

概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺通過監(jiān)測光伏站點(diǎn)的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測，設(shè)備檔案，運(yùn)維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

應(yīng)用場所

目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計(jì)量儀表，通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

系統(tǒng)功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。

1）光伏發(fā)電

（1）綜合看板

●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)容量，實(shí)時發(fā)電功率。

●累計(jì)日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計(jì)社會效益。

●柱狀圖展示月發(fā)電量

（2）電站狀態(tài)

●電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價(jià)，峰值功率等基本參數(shù)。

●統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實(shí)時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

●顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。

（3）逆變器狀態(tài)

●逆變器基本參數(shù)顯示。

●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。

●直流側(cè)電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。

（4）電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)

●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（5）逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)

●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

（6）配電圖

●實(shí)時展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。

●展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。

●展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

●展示逆變器型號及廠商。

（7）逆變器曲線分析

●展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

2）事件記錄

●操作日志：用戶登錄情況查詢。

●短信日志：查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。

●平臺運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。

●報(bào)警信息：將報(bào)警分進(jìn)行分級處理，記錄報(bào)警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認(rèn)狀態(tài)。

3）運(yùn)行環(huán)境

●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實(shí)時監(jiān)視光伏站運(yùn)行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。

系統(tǒng)硬件配置

1）交流220V并網(wǎng)

交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機(jī)功率在8kW左右。

部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

2）交流380V并網(wǎng)

根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點(diǎn)380V并網(wǎng)，以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表，用于計(jì)量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統(tǒng)圖如下。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

3）10kV或35kV并網(wǎng)

根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。

此類分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。

光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：

結(jié)束語

通過實(shí)際的設(shè)計(jì)和實(shí)施工作，以及對機(jī)場光伏項(xiàng)目進(jìn)行運(yùn)維工作后，機(jī)場光伏項(xiàng)目取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和示范效應(yīng)。并且在解決以上各項(xiàng)問題中得到了許多的經(jīng)驗(yàn)并且在現(xiàn)階段對于已經(jīng)落實(shí)的機(jī)場項(xiàng)目所暴露出的問題均已得到比較好的解決，下一步可以繼續(xù)探索在機(jī)場的其他區(qū)域建設(shè)其他形式的光伏電站，并繼續(xù)探索新的并網(wǎng)模式、運(yùn)行模式并擴(kuò)展智能微電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的模式。