内蒙古自治区分布式光伏电站发电量和收益计算方法
应多位朋友的要求，这篇文章主要对内蒙古自治区家庭分布式光伏发电站的成本和发电量进行计算和分析。下面我就以地级市行政区划为单位进行电站的成本和发电量加以分析，数据可作为大家认识了解光伏发电的基本情况之用，不得作为具体投资指导性依据。文中主要是讲述计算的方式方法，不针对具体的市场行情。
本文测算数据均参考PVsyst软件的基础数据库数据，再根据自己的经验和实际情况进行个别修正。市场上各种物料的价格是不断变化的，文中所有的物料价格仅是为了方便计算，随意选取历史市场价格作为参考，切勿作为投资指导之用。
内蒙古自治区概况介绍
图1-1内蒙古自治区地图
2.地理位置及地貌介绍
内蒙古自治区，简称“内蒙古”，首府呼和浩特。地处中国北部，地理上位于北纬37°24′-53°23′，东经97°12′-°04′之间，东北部与黑龙江、吉林、辽宁、河北交界，南部与山西、陕西、宁夏相邻，西南部与甘肃毗连，北部与俄罗斯、蒙古接壤，属于四大地理区划的西北地区。
内蒙古自治区地势由东北向西南斜伸，呈狭长形，全区基本属一个高原型的地貌区，全区涵盖高原、山地、丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊等地貌，气候以温带大陆性气候为主，地跨黄河、额尔古纳河、嫩江、西辽河四大水系。
内蒙古总面积.3万平方千米，辖12个地级行政区，其中9个地级市、3个盟。它们分别是：呼和浩特市、包头市、乌海市、赤峰市、通辽市、鄂尔多斯市、呼伦贝尔市、巴彦淖尔市、乌兰察布市、兴安盟、锡林郭勒盟、阿拉善盟。
图1-2内蒙古各地级市行政区划轮廓图
3.太阳能资源情况介绍
图1-3内蒙古自治区太阳能资源分布图
根据图1-3内蒙古自治区太阳能资源分布图可知，内蒙古自治区太阳能呈东部少西部多的趋势分布。东部地区多为丘陵和山地地形，地表植被以草地和树木为主。常年气候湿润，出现云、雾、雨、雪天气较多，因此直射到地面的太阳光总量较少。
内蒙古自治区西部地区多以戈壁沙漠为主，属于典型的温带内陆性气候，常年干旱。因此出现云、雾、雨、雪天气较少，直射到地面的太阳光总量非常大。太阳能资源蕴藏总量非常可观。
由于西部地区大部分是戈壁和沙漠，地面植被较少气候环境恶劣，不适宜人类居住，却非常适合大规模建设集中式光伏发电站。少数适合人居住的地方常年降水量不足毫米，晴朗天气多、光照充足，同样非常适合建设家庭分布式光伏发电站。
总体而言，整个内蒙古自治区的太阳能资源都非常丰富。太阳能资源最少的地方，全年峰值日照时数也高于个小时。绝大多数地方的峰值日照时数都高于个小时。全境太阳能资源都属于可利用、可开发、有较高经济价值的情况。
4.各地区太阳能资源的具体数据情况
图1-4内蒙古自治区各地市级区域月峰值日照时数
图1-4中的峰值日照时数数据，是根据软件数据模型仿真模拟所得，具体情况请以实际测的数据为准，这里仅作为参考。根据以往的经验值，内蒙古自治区太阳能辐照资源年差异为2%~3%左右，属于太阳能资源年变化量较小的地区之一。
图1-5内蒙古建设光伏电站所的需求地理数据概况
图1-5中所模拟的最佳倾角，是在充分考虑了风力载荷、积雪载荷等因素后给出的数据。由于个别地市的南北跨度较大，对应的纬度差异也较大。地市的行政机关所在地相对于整个行政区域而言太过偏南或者偏北，最佳倾角只能采用折中的办法进行取值。
由于内蒙古自治区地广人稀，空气对流比较强，地面阻挡物较少，相应的风速也比较快。我们在建设光伏电站时，需要充分考虑风的阻力载荷问题。倾角设置越大，太阳能光伏电池组件所受到的风力阻力越强，反之就越小。
同时内蒙古自治区处于高纬度和中低纬度的过渡区，倾角只需稍稍大于纬度即可获得比水平面多出很多的太阳辐照量。所以经过综合考虑，可以将太阳能光伏电池组件的最佳倾角设定为和纬度相近的角度，这样可以大大节省支架和配重的成本，同时也降低了组件因风力造成损坏的风险。
当然也可以根据实际情况的需要，将倾角适当调大。比如也有不少的设计师和安装师傅使用低纬度地区比纬度多0°~5°，高纬度地区比纬度多5°~10°的方式设计倾角。高纬度和低纬度具体的分界线有的用35°作为分界线，也有用40°作为分界线。
总之，除了沿用国际惯例、国际标准以及行业惯例、行业标准外，也可以根据现场实际情况进行灵活应用。比如现场有高大建筑或者山体遮挡，除了调整组件倾角以外，还需要调整方位角。如果当地冬季积雪比较严重，还需要考虑积雪的载荷问题。
应对积雪载荷最简单直接的方式就是将组件的倾角调大。一方面可以将重心下移，让积雪的重量更多的作用到组件的支架上去；另一方面让积雪的重力势能增加，从而减少积雪的停留，让积雪更多更快地滑向地面。这样既可以减少人工除雪的劳动力成本，也降低了因积雪重量过大导致组件损坏的风险。
5.内蒙古上网电价情况
图1-6内蒙古上网电价情况
图1-6中所示的内蒙古上网电价的情况，为笔者通过网络渠道收集整理得来，这里仅作为方便计算随机取值，不代表当地的实时上网电价。想要获取当地实时上网电价，朋友们可以向当地的供电部门咨询。
内蒙古自治区是我国传统能源的重要供给来源地，原煤产量以及火电发电量非常巨大，为我们国家的华北、华南地区源源不断地输送能源。近年由于节能减排的重压之下，也在不断地尝试开发利用可再生的新型能源，比如风能和太阳能。近几年风能和太阳能的装机总量每年都有大幅度的增加。
随着光伏太阳能发电技术的进步，各类原材料的价格下行，太阳能发电基本可实现平价上网。这里所说的平价上网是指基本上和火力发电的上网电价持平。由于内蒙古自治区是丰煤区，用煤进行火力发电成本相对低廉。因此要想在内蒙古实现光伏发电上网电价和火力发电上网电价持平还有一段距离的路要走。
6.光伏发电系统损耗情况估算
图1-7光伏发电系统损耗情况估算
根据图1-7光伏发电系统损耗情况估算可知，光伏系统各个部件和线路在实际运行过程中，都会有或多或少的电能损耗。当然有些损耗实际并不存在，所以在估算的时候就不需要估算这部分损耗，比如家庭分布式光伏发电站大多数采用伏或者伏的电压进行并网。
由于装机容量比较小，不需要额外增加升压变压器或者隔离变压器。直接由逆变器逆变成交流电以后，就直接并入电网。所以在估算的时候，就不需要估算变压器损耗的这部分电能损耗。
同样由于家庭分布式光伏发电站面积比较小，清理灰尘的人力成本也相对较小。我们可以适当地提高清理灰尘的频次，从而降低灰尘遮光伏电池片产生的发电效率损耗。当然也有很多损耗是不可避免的，比如直流电缆损耗、交流电缆损耗、逆变器损耗等等。
光伏系统中除光伏组件外的其他部件，他们的老化速度呈逐年递增、并且老化速度增快的特性。所以刚刚安装完的系统，其发电效率损耗可能略低于图1-7所估算的损耗情况。
为了便于测算，我们将光伏发电系统的综合发电效率设定为85%，其中不包括光伏组件因光衰造成的效率衰减。
7.光伏组件光衰测算
图1-8光伏组件光衰功率测算
光伏组件在使用过程中，发电效率会逐年降低，尤其是首年发电效率降低最快。这个发电效率降低的过程，我们称它为光衰。根据现有的资料显示，我们国内厂家生产的晶硅太阳能光伏组件首年发电效率衰减大约在1%~3%之间，以后每年单组件效率衰减大约为0.3%~0.5%。
为了便于测算，图1-8中光伏组件首年效率衰减设定为2%，以后每年组件衰减效率设定为0.4%。经过加权平均后测算得出，25年发电效率为组件标称功率的93.20%，30年发电效率为组件标称功率的92.20%。
根据各个厂家给出的技术参数显示，光伏组件的单位面积发电效率可以达到22.5%，已经远远高于国家推荐标准17%。在充分考虑到光衰因素的情况下，组件单位面积25年的加权平均发电效率为20.97%，组件单位面积30年的加权平均发电效率为20.75%。
8.组件每瓦单价测算
图1-9光伏组件每瓦单价测算
图1-9光伏组件每瓦单价测算图表中所示，为笔者通过网络收集到的近期光伏组件市场单价以及工程报价单价。图表中的数据仅作为方便计算的随机取值，这里仅作为讲述计算方法的用途。不能作为实时市场价格数据依据，切勿依据图表中的数据，进行盲目的投资。
由于在拿到工程报价的时候，没有与报价方进行过详细的沟通。并不清楚工程报价中每瓦单价是否包含了交通运输费用。这里我们视为工程报价中不包含交通运输费用。材料交通运输费用计算方式以货物集散地到安装目标地路程低于50公里不计费，超过50公里的部分以3元每公里计算。
这里为了方便计算，不将交通费用列入测算范围之内，默认所有安装目的地均在货物集散地50公里范围以内。
9.装机容量所需组件数量测算
图1-10装机容量所需组件数量测算
图1-10装机容量所需组件数量测算图表中所示，所需组件数量小数点后采用四舍五入的方式进行计算。所以实际装机容量可能略大于预计装机容量，或略小于预计装机容量，但总装机容量误差不大于一个组件的标称功率。
由于各个厂家设计的组件，虽然组件所使用的硅片型号相同，但由于制造工艺的不同，最终相同硅片型号、相同硅片排列方式，制造出来的组建面积大小可能存在一定的差异。根据经验组件长度、宽度的差异不会超过50毫米，厚度差异不会超过5毫米。
因此在实际应用中，除了考虑预留维修通道、通风散热通道、边压中压所占面积外，还需要根据组件的实际尺寸大小进行设计。也就是说组件并不是所有厂家的组件都是采用统一的规格尺寸，同样道理不同厂家的组件和组件也会在规格尺寸上有所差异。
具体场地的使用率，需要根据现场勘测数据并结合组件的尺寸规格来确定。这里就不展开来讲，后面专门花时间来讲述不同安装方式的场地利用效率如何计算。上面也提到了，目前国内晶硅太阳能电池组件的单位面积发电效率已经做到了22.5%。
经过换算可以知道，每一平方米场地的装机容量为瓦，计算方式为：1平方米×瓦×22.5%=瓦。由于场地的实际利用效率肯定达不到%，这里假设每平方米的装机容量为瓦。则可以知道安装瓦需要占地5平方米，以此类推安装5千瓦，需要占地25平方米。
根据场地面积进行反推计算，可以得出50平方米的场地，可以安装10千瓦的光伏组件。同理平方米的场地，可以安装20千瓦的光伏组件。至于具体安装多少容量的光伏组件，还需要考虑到自身的经济承受能力。
我们在投资建光伏发电站时，尽量用近期不需要使用的闲钱进行投资。一切投资行为都应该建立在不影响当前生活质量的前提下进行。不考虑自身的实际情况，进行盲目的大额或者超额投资，不仅会降低我们的生活质量，还可能会打乱我们的生活节奏。
家里有年龄比较大的老人，作为拥有长期持续稳定收入来源的投资项目，给老人提供生活保障，还是值得尝试的。但一定要做到适量投资，不能盲目地贪大求全，贪多求快。光伏养老的提法，还算是一个目前比较时髦的词汇。
10.装机容量所需总价测算
图1-11装机容量所需总价测算
图1-11装机容量所需总价测算中，.75组件、组件假定为每瓦单价为2.06元，组件每瓦单价为2.12元，组件每瓦单价为2.11元。并且假设.75光伏组件的成本占总成本的67.74%。装机容量总价的计算方式为，光伏组件总价除以光伏组件的成本占总成本的百分比。
假定使用组件可以比.75组件较低0.8%的周边成本，使用组件可以比.75组件降低8.1%的周边成本，使用组件可以比.75组件降低9.8%的周边成本。由此就可以估算出使用.75、、、组件的总成本了。
具体计算方式为：装机总价=（组件总价÷67.74%－组件总价）×节省周边成本比例+组件总价
以组件10千瓦装机容量为例：
装机总价=（元÷67.74%－元）×0.08%＋元=元
在实际应用中，光伏组件的成本占总成本的比例可能会比67.74%高，也有可能会比67.74%低。这里仅作为讲述测算装机容量总价的计算方式，进行的随机取值。切勿作为实际投资时的参考依据。
11.内蒙古各地市区域总发电量测算
图1-12内蒙古各地市区域总发电量测算
12.内蒙古各地市区域余量上网总收入
图1-13内蒙古各地市区域余量上网总收入测算
13.内蒙古各地市区域装机总支出
图1-14内蒙古各地市区域装机总支出测算
14.内蒙古各地市区域度电成本
图1-15内蒙古各地市区域度电成本测算
15.内蒙古各地市区域总利润
图1-16内蒙古各地市区域总利润测算
16.内蒙古各地市区总收益率
图1-17内蒙古各地市区总收益率测算
17.内蒙古各地市区年化收益率
图1-18内蒙古各地市区年化收益率测算
18.收回成本时间
图1-19收回成本时间测算