串功率、支架越大越好？看采用166、182组件光伏项目的因地制宜设计

引言：

近年来，光伏组件尺寸、电流随着硅片尺寸的变大而有所变大，使得很多从业者想当然的认为组件尺寸、电流与串功率越大越好，不惜开发超大电流组件，把电流、串功率再提高60%以上，认为这样理论上的电站BOS成本越节省。如果详细考察BOS成本的差异，可以发现大部分的成本节省都来自于支架(含桩基础)，而超大电流组件相对于常规组件在支架上的节省，很大程度上是因为设计人员习惯性的按照1个支架放1~2串组件设计导致。

实际上对于大型平地电站，从节省支架与基础成本的角度，单个支架可以设计为120m长(考虑到钢结构的热胀冷缩，相关标准对长度有限制)承载8串常规组件，相比6串的超大电流组件BOS成本无明显差异。而对于山地地形、或者地块形状复杂的电站，超大组件由于串功率过高会显著降低支架布置的灵活性，很可能因为地形限制出现的以下情况：

·单支架承载2串常规组件，超大组件只能放1串；

·单支架承载1串常规组件，超大组件只能放半串；

·2个支架承载1串常规组件，3个支架承载1串超大电流组件；

·在这种情况下使用超大组件反而会增加BOS成本。

表：不同组件、不同组串数量对应的单体支架长度情况

随着光伏项目历年来开发的不断深入，理想的平地是鲜见的，地形起伏、地块形状复杂的场景才是当下中国光伏电站的主流(如以下组图)，片面追求超大电流、超大串功率不但不会带来成本节省，还会增大载荷、热斑、接线盒失效等应用风险。

本文来自今年建成的三个百兆瓦级项目具体设计与优化的思考。综合考虑了大支架带来的成本节省与小支架带来的土地利用率提升，因地制宜的设计值得电站设计者与投资者参考。（注：单位红线面积=占地总面积/红线周长，其值越高代表光伏电站的土地利用率越高）

1、场区单位红线面积变化对占地的影响

250MW-A项目场区地形为梯田，采用4×10/4×5支架相结合，总占地面积9503亩，其中固定支架区域占地6648亩，平单轴区域占地2855亩；100MW-B项目场区地形为一般坡地，采用2×26/2×13支架相结合，总占地面积3455亩；100MW-C项目场区地形为山地+梯田形式，采用2×13/2×6+2×7支架相结合，总占地面积3782亩。三个实际项目均为多地块山地项目。数据统计如下：

表1-1 项目数据说明

图1-1 单位占地与单位红线面积变化趋势

考虑到多地块的影响因素，现对C项目单个地块进行数据分析，数据统计如下：

表1-2 C项目地块数据分析

图1-2 单位占地与单位红线面积变化趋势

从实际项目及单地块分析中可以看出单位红线面积越大，单位容量占地面积越小。场区红线面积一定的情况下，单位红线面积越小，土地利用率越低，单位容量占地面积增大。对这部分土地的利用是我们研究的重点方向，因此大小支架相结合的方式对于这类土地的应用显得尤为重要。

2、不同地块单位红线面积小支架占比分析

2.1项目实际情况对比

1、B项目

项目采用440W的166组件，场区地形为一般坡地，采用2×26/2×13支架相结合，总占地面积3455亩，统计见表3-1。

表2-1  B项目大小支架比例

2、C项目

项目采用535W的182组件，场区地形为山地+梯田形式，采用2×13/2×6+2×7支架相结合，总占地面积3782亩，统计见表3-2。

表2-2   C项目大小支架比例

2.2地块单位红线面积与小支架占比关系

在光伏项目中，应用小支架的布置形式对于项目容量占比不可忽视，小支架的应用弥补了大支架布置下残余土地的利用，大大提升了土地利用率，对土地利用面积的影响巨大，是光伏场区土地利用研究的重点方向。

小支架的占比主要受红线形状、红线内部地形因素的影响。现控制地形因素的影响，对于B项目、C项目存在大小支架的地块重新做总平面排布，数据如下：

表2-3 B项目小支架与单位红线面积统计

图2-1 B项目小支架占比与单位红线面积变化趋势

表2-4 C项目小支架与单位红线面积统计

图2-2 C项目小支架占比与单位红线面积变化趋势

由此对比可以看出，在不考虑地形因素（地形较为平坦）的情况下，地块内小支架占比与单位红线面积的变化呈负相关，即随着单位红线面积的增大，小支架占比逐渐下降。

2.3 实际单位红线面积与模型单位红线面积对比

为了进一步研究地块单位红线面积与地块内小支架比例的变化关系，将B项目、C项目的地块建立模型进行对比探讨，该模型保持地块面积不变，按土地利用率最佳进行建立。

表2-5 B项目模型对比数据

表2-6 C项目模型对比数据

通过数据的对比分析，在地块红线面积一定的情况下，建立最佳模型，可以得出土地利用率最佳情况下的地块周长及单位红线面积，模型小支架占比趋近于0%。

通过对实际项目各地块情况的计算，可以发现地块单位红线面积相比于模型单位红线面积通常减少比例在40%-70%，同样面积下减少比例越高，小支架占比越高，即两者呈正相关。取中间值55%为数据基准值，可以得到地块内小支架占比在2%-7%之间，且随着地块面积增大，小支架占比整体呈下降趋势。

3、总结

对于分散地块的光伏场区，地块越多，单位红线面积越小，土地可利用率越低，单纯利用大支架会造成土地浪费10%~20%，纯小支架可节约土地10%~20%，但是纯小支架会造成支架成本增加约2分/瓦，因此在分散地块及用地红线不规则的情况下，利用大、小支架结合的排布方案具有很大优势。同时，在不考虑地形因素的情况下，地块内小支架占比与单位红线面积的变化呈负相关，即随着单位红线面积的增大，小支架占比逐渐下降。各地块实际单位红线面积相比于模型单位红线面积减少比例，取基准值约55%时，地块内小支架占比在2%-7%之间。