山西省家庭分布式光伏电站发电量和收益测算

山西省光伏电站发电量和收益测算方法

山西，简称“晋”，中华人民共和国省级行政区，省会太原，位于中国华北，东与河北为邻，西与陕西相望，南与河南接壤，北与内蒙古毗连，介于北纬34°34′至40°44′，东经°14′至°33′之间，总面积15.67万平方千米。

图1-1山西省地图

山西省地势呈东北斜向西南的平行四边形，是典型的为黄土覆盖的山地高原，地势东北高西南低。高原内部起伏不平，河谷纵横，地貌有山地、丘陵、台地、平原，山区面积占总面积的80.1%。山西省地跨黄河、海河两大水系，河流属于自产外流型水系。山西省地处中纬度地带的内陆，属温带大陆性季风气候。

山西省地处华北西部的黄土高原东翼，地貌从总体来看是一个被黄土广泛覆盖的山地高原，整个轮廓略呈由东北斜向西南的平行四边形。地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、高原、盆地、台地等，其中山地、丘陵占80%，高原、盆地、台地等平川河谷占20%。

大部分地区海拔在米以上，与其东部华北大平原相对比，呈现为强烈的隆起形势。最高处为东北部的五台山叶头峰，海拔达米，是华北最高峰；最低处为南部边缘运城垣曲县东南西阳河入黄河处，海拔仅米。境域地势高低起伏异常显著。

山西省共辖11个地级市，市辖区26个、县级市11个、县80个。省会太原市居山西省中部，其余10个市从北到南分别是：大同、朔州、忻州、阳泉、吕梁、晋中、长治、晋城、临汾、运城。

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一、山西省太阳能资源概况

1.太阳能资源分布

图1-2山西省太阳能资源分布图

图1-3山西省太阳能资源统计图

2.日照峰值时数

首先介绍通过太阳能光伏电站系统设计软件PVsyst7.2查询各地太阳能资源的方法。

第一步：打开PVsyst7.2软件

找到PVsyst7.2软件的桌面图标双击鼠标左键打开软件

图1-4PVsyst7.2软件桌面图标

第二步：认识PVsyst7.2软件界面

打开PVsyst7.2软件后呈现出如图1-5所示的软件界面

图1-5打开PVsyst7.2软件界面

第三步：打开实用工具中的数据库选项

鼠标左键单击图1-5中红色方框位置，打开PVsyst7.2软件数据库工具箱呈现出如图1-6所示的界面。

图1-6PVsyst7.2软件数据库工具箱

第四部：打开PVsyst7.2软件气象数据库

鼠标左键单击图1-6中红色方框位置，打开PVsyst7.2软件气象数据库工具呈现出如图1-7所示的界面。

图1-7PVsyst7.2软件气象数据库站点选择

第五步：新建站点

鼠标左键单击图1-7中红色方框位置，打开PVsyst7.2软件站点选择界面呈现出如图1-8所示的界面。

图1-8新建站点的交互地图界面

由于这款软件是由瑞士的公司和程序人员主持开发的软件，所以软件交互地图的初始界面定位坐标停留在瑞士的日内瓦。纬度为北纬46.°、经度为东经6.°、海拔为米、时区为东1区。

通过交互地图找到我们想要定位的城市或地区的方法和使用百度地图、高德地图的方式相似。通过滑动鼠标滚轮进行放大和缩小地图，鼠标指针指放到地图上单击鼠标左键不放，然后前后左右拖拽鼠标就可以移动地图。

用上面的方式反复移动及放大缩小，直到找到我们想要定位的城市或者地区为止。将鼠标指针放到目标地区的位置，单击鼠标左键选定地图上的位置。选定位置之后的界面如图1-9所示。

图1-9选定位置及确定位置

如图1-9所示的位置为我国山西省的太原市，纬度为北纬37.°、经度为东经.°、海拔高度为米、时区为东8区。

当我们选定一个目标地区以后地图上就会出现如图1-9所示的红色圆圈内的黑点，这时候将鼠标指针放到红色方框上的接受所选位置，点击鼠标左键即可确定选择的位置。确定选择的位置以后呈现出如图1-10所示的界面。

通过这种方法选择目标城市或者地区需要有一定的地理知识，能够看懂世界地图，并且知道你需要选择的城市或地区的大致方位，否则就可能存在找不到位置的尴尬情形。

图1-11地理坐标信息界面

第六步：获取新建站点气象数据

获取站点气象数据的方法有三种：

①鼠标左键点击地理坐标信息板块的从站点中获得按钮。这种获取气象数据的方式需要提前知道离新建站点最近的气象观测站的名称，新建站点的经纬度信息、海拔高度以及时区信息。假如离最近的气象观测站距离太远，有可能会获取气象数据失败。

②鼠标左键点击站点名称后面的的从坐标中获得的按钮。这种获取方式气象数据也需要提前知道距离最近的气象观测站的站点名称，站点所在的国家和区域，否则将无法获得气象数据。

③鼠标左键点击导入气象数据板块的导入按钮。这种获取气象数据的方式也需要提前设置好经纬度信息、海拔和时区信息，并选择距离最近的气象观测站。导入气象数据时可以选择气象数据的来源。一般默认选择从meteonorm8.0获取数据，当然也可以选择从NASA-SSE等其他渠道获取气象数据。

从meteonorm8.0获取的太阳能气象数据是通过参考历年的气象数据变化，以及其他地理环境进行模拟推演出来的，其准确可靠性相对较高。因此后面的测算都将以meteonorm8.0中获取的气象信息为基础。

通过点击从meteonorm8.0导入气象数据后，呈现出如图1-12所示的界面。

图1-12新建站点月度气象数据信息

经过以上六步就可以通过PVsyst7.2软件，快速查询你想要查询地区的太阳能气象数据。如果没有收录气象数据的话可能会查询失败。不过目前全球范围内的太阳能基础数据库已经相当完备了，理论上是可以查询任何你想要查询的区域。

还是回到我们今天的正题，今天主要讲述如何测算山西省各个地市光伏发电站的发电量和收益。通过上面讲述的方法逐一查询山西省各地市的太阳能气象数据，并加工整理成表格。山西省各地市的太阳能气象数据内容如图1-13所示。

图1-13山西省各地市太阳能气象数据概况

图1-14山西省各地区纬度对比图

图1-15山西省各地区最佳倾角对比图

图1-16山西省各地区组件斜面峰值小时数

图1-17山西省各地区斜面与平面差值百分比

3.太阳能光伏电池组件最佳倾角

如何确定太阳能光伏电池组件的最佳倾角，一直是困扰很多小伙伴的问题，虽然前面已经粗略地讲过一次，但还是有不少人表示没看懂。今天我就以山西省太原市为例，讲述如何使用PVsyst7.2软件进行仿真模拟光伏电池组件最佳倾角。

通过查询可知山西省的太原市，纬度为北纬37.°、经度为东经.°、海拔高度为米、时区为东8区。通过前面讲述建立新站点的方法进行操作，到了月度气象数据界面，如图1-18所示，点击确定按钮，呈现界面如图1-19所示。

图1-18月度气象数据界面

图1-19保存站点文件

继续点击确定按钮，呈现如图1-20所示界面。

图1-20保存成功气象数据文件

保存气象数据文件成功过以后继续点击确定按钮，呈现如图1-21所示界面。

图1-21生成仿真模拟气象数据

生成仿真模拟气象数据以后，继续点击按钮，呈现如图1-22所示界面。

图1-22保存生成的气象数据文件

点击保存按钮，呈现如图1-23所示的界面。

图1-23气象站点选择界面

如图1-23所示，保存完模拟气象数据以后，软件自动返回气象站点选择界面，点击关闭按钮即可，这时就返回到软件的工具箱功能主界面了，如图1-24所示。

图1-24软件的工具箱功能主界面

在软件的工具箱功能主界面点击关闭按钮，呈现如图1-25所示的界面。

图1-25软件主界面

返回软件主界面以后，选择左上角项目选项，选择新建并网项目，呈现如图1-26所示界面。

图1-26新建并网项目

将项目名称改为太原市，选择上面保存的气象文件，并保存项目，呈现如图1-27所示的界面。

图1-27选择气象文件后界面

选择气象数据文件后，点击图1-27箭头所指的区域，选择朝向选项后呈现如图1-28所示界面。

图1-28寻找最佳倾角的界面

图1-29寻找最佳倾角的过程

如图1-29所示，寻找最佳倾角的第一步是将组件的安装方式确定，我们这里只讨论固定支架的安装方式，所以就选择默认的固定朝向的采光面即可。软件采光面倾角默认为30°、方位角默认为0°，方位角0°即代表组件朝向正南面，一般我们都将正南面视为最佳采光方位角，所以无须调整。

通常为了能够快速找到最佳倾角，可以在红色箭头2所指的区域手动输入该地区的纬度作为基础数据进行调节，最佳倾角一般都跟纬度非常接近。输入纬度数据以后到红色箭头3所指的区域左右拖动倾角调节的红色小圆点即可进行调整倾角大小。

我们一般设置固定支架的最佳倾角时都是选择年辐射总量作为优化的参考依据，如果是可调式固定支架也可以选择分夏和冬季来分开确定最佳倾角。通常夏季的太阳入射角小，所以最佳倾角小；冬季的太阳入射角大，所以最佳倾角大。

调整最佳倾角的时候可以观察红色箭头5所指的区域，采光面倾角函数图表中紫色的圆点在绿色曲线的最高点的时候就是最佳倾角的位置。调节采光面方位角朝向的方法也一样，这里就不再赘述。

最终调节的结果会在红色箭头6指向的区域显示，相较最优的损失百分比如果为负数，表示还有调节的空间，如果为零表示已经调节到位了。调节的结果如图1-30所示。

图1-30寻找最佳倾角结果界面

上面都是基于从meteonorm8.0导入的气象数据进行讲述，在这里还是把基于NASA-SSE的数据也整理出来供大家参考。山西省各地市平面分月日均峰值日照时数基于NASA-SSE的数据情况如图1-31所示。

图1-31山西省各地市平面分月日均峰值日照时数

图1-32山西省各地市年平均日照时数

4.山西省上网电价

由于山西省属于丰煤区，所以脱硫煤标杆上网电价相对较低，只有0.元每度。年已经接近尾声，年将全面取消光伏电站的补贴，全国范围内实行平价上网，因此后面的测算将直接以脱硫煤标杆电价进行测算即可。

图1-33山西省上网电价

5.系统效率损耗情况

通过气象数据文件中的参数进行模拟15千瓦装机容量电站的效率损耗情况，具体详情见图1-34所示。

图1-34仿真模拟15千瓦装机容量系统损耗情况

通过对图1-34中系统损耗情况的整理可得出可知，系统总共损耗12.80%的发电效率，在不考虑光伏电池组件光衰的情况下系统运行效率等于总效率减去损失效率就等于实际输出效率。即有：

系统输出效率＝总效率－损失效率

系统输出效率＝%－12.8%＝87.2%

具体情况如图1-35所示。

图1-35系统效率损失情况

根据国内厂家承诺的光伏组件首年光衰不超过2%，以后每年光衰在0.4%至0.55%之间。经过加权平均以后测算出光伏组件的生命周期综合效率，具体情况详见图1-36所示。

图1-36组件光衰加权平均后效率测算结果

根据图1-36所示，即表示假设首年光衰不高于2%，以后逐年按0.4%递减进行加权平均计算，假设电站运营25年，平均每年光伏组件的发电效率为标称功率的93.2%，假设电站运营30年，平均每年光伏组件的发电效率为标称功率的92.2%。

其余项目的光衰0.45%、0.5%、0.55%和前面代表的意义一样，这里就不在赘述。计算光伏组件光衰后的加权平均发电效率，意义在于可以更加贴近电站实际运营情况，便于估算光伏电站的收益和利润，为我们决定是否投资建设光伏电站提供具体可量化的直观数据。

图1-37首年光衰2%以后逐年光衰0.4%详情

图1-38首年光衰2%以后逐年光衰0.45%详情

图1-39首年光衰2%以后逐年光衰0.5%详情

图1-40首年光衰2%以后逐年光衰0.55%详情

6.光伏组件价格变化趋势

图1-41光伏硅片价格变化情况

图1-42光伏电池片价格变化情况

图1-43光伏组件格变化情况

近期受上游硅料、硅片料价格回调的影响，光伏电池组件的价格也出现了一定的回调。根据PVInfoLink网站信息显示.75毫米、毫米尺寸电池片的组件均价1.92元每瓦，毫米尺寸电池片的组件均价1.95元每瓦，毫米尺寸电池片的组件均价1.95元每瓦。相较于上周的价格均下跌1.8%左右。

图1-44家庭分布式光伏电站每瓦单价测算

7.光伏电站发电量和收益测算

图1-45装机容量所需组件数量测算

图1-46装机容量10KW所需组件数量测算

图1-47装机容量所需总价测算

图1-48装机容量10kw所需总价比较

图1-49装机容量总发电量测算

图1-50装机容量10千瓦总发电量对比

图1-51装机容量总收入测算

图1-52装机容量10KW总发收入对比

图1-53装机容量总支出测算

图1-54装机容量10千瓦总支出对比

图1-55装机容量总利润测算

图1-56装机容量10千瓦总利润对比

图1-57装机容量总利润率测算

图1-58装机容量10千瓦总利润率对比

图1-59装机容量年化利润率测算

图1-60装机容量年化利润率对比

图1-61收回成本时间测算

图1-62收回成本时间对比

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