山地光伏电站如何做到最大收益，这几点很重要
您好！绿合岛非常高兴能为您解答！小岛认为，如今，在山区中形态比较好的地大都变作农田，剩余的便愈发“寸土寸金”，而留给光伏人可用于开发的山地，其复杂性与日俱增。 本篇文章通过对部分山地光伏电站的分析，以小见大总结出几点对于山地光伏电站如何做到最大收益的建议。
一 地面光伏电站的选址分析
在进行山地光伏电站选址时，具体流程如下表所示：
1.山地光伏电站的特点
1）山坡朝向差异大，容易受山体阴影影响
山区地形复杂，高差变化大，阴影的部分大部分是由于山体阴影产生的，所以合理的选区布置区域很重要。
2）山地地形本身或阵列之间的局部遮挡
山区地势高低不一，若施工过程中没有合理设计支架高度，将会出现阵列局部互相遮挡的现象。
3）光伏阵列分散、分区复杂，难以实现设计和设备选型的标准化
所以山地光伏电站地形复杂、高差变化大，合理的选取阵列布置区域、设置阵列间距、倾角、方位角，均是设计的重点和难点。
2.山地地形三维模拟及日照阴影分析
通过分析平面日照等时图，可以剔除山体因地形造成的自身遮挡区域，筛选出布置光伏方阵的可用区域。
3.山地光伏电站选址时的误区
1）山地≠山坡，大坡度≠复杂
复杂山地的概念绝不是山坡或大坡度能够诠释的。所谓复杂山地，是沟壑交错、多种朝向坡面相互过渡，地质、水文条件十分复杂的地块，在设计之初就要求设计团队充分考虑到微地形的变化。如果不加以考虑，很容易出现组件遮挡问题，给后期的布置和施工方面也会面临不小的麻烦。
这要求设计师一定要多跑现场，认真做地图分析与阴影分析。按照常规布置，山区中有些区域无论从设计角度还是施工角度都非常容易上手。但在阴影分析之后，这些区域就变成了遮挡区，不利于做布置方案，初期便需要剔除。
上图没有考虑到地形的变化给组件带来的变化，在近中午时分便已出现遮挡。
上图所显示的左下角也是一个地形变化的深沟，因为在设计初期考虑到了阴影拉长，所以在布置组件时便和后面的一排做了相应距离的拉长，以避免遮挡。这种阴影条件在设计起初就要考虑的非常仔细，在布置完现场以后，要对现场条件，尤其是恶劣的地形区域做重点排查。这样可以避免后期的损失
2）正南坡？东西坡？谁是真“鸡腿”？
按照常规设计，复杂山地中的组件布置一般是以正南坡为主，但东西坡就真的不堪大用吗？
上表是自云南投产一年多的山地光伏电站采集而来的数据，20号方阵是正南坡，42号是偏南坡，11号是西坡。对三个方阵的数据进行一年的采集后，取平均值进行比较，按照运营小时数正南坡运营时间是最长的，但发电量却并不是最大的，反而是最小的。而西坡这边发电量才是一年之中最大的。
3）最佳倾角≠最大收益
支架倾角的选择是山地光伏电站设计的重要环节。以前很简单，稍微计算一下。但最佳倾角并不能等同于电站的最大收益，如果想要电站拥有最大收益，度电成本的重要性要高于最佳倾角。
以上图项目为例，28度是这个项目计算得出的最佳倾角。但经比较，从21度到35度，随着倾角的变化，装机量都是在下降的，这三条曲线没有办法判断出哪个角度才能创造出最大收益。所以不能单以技术上的最佳倾角来判断电站的最大收益点。因此在设计上需要引入度电成本的概念。
光伏区造价+升压站等固定投资比上总发电量。这三个值比出来之后，将数据再次汇成表格，最佳倾角此时便已不是28度了，在24度时，投入产出比才是最高的。因此在做山地光伏电站设计时，不能单以技术角度来判断电站的好与坏，更要从整体成本出发进行设计才能取得最好的收益。
二 山地光伏电站的建设分析
1.山地光伏电站逆变器的选择
1）集中型逆变器应用实例：
a布置阵列集中
b光伏组件朝向一致
c山体坡度基本为南向
集中型逆变器应用实例
2）组串型逆变器应用实例：
a布置场地地形复杂
b阵列布置较为分散
c光伏方阵容量差异大
d光伏组件朝向各异
组串型逆变器应用实例
下图是两套完整的工程方案，一个集中型、一个组串型。这个表格中计算出来的组串比集中式总的系统效率大约提升了3个点。
山地光伏电站不同逆变器方案效率分析图
3.山地光伏电站支架形式选择
山地光伏电站支架主要采用固定式安装，安装方式主要包括单立柱光伏支架、单立柱抱箍光伏支架、双立柱光伏支架，各种支架具体区别如下表所示：
4.山地光伏电站支架施工方案
由于山区地形起伏较大，对光伏支架的安装带来极大的麻烦，尤其是保证光伏组件倾角一致的条件下，对前、后立柱的调节要求较高，故山区电站支架应具有较大范围的调节能力。一般采用以下措施：
1）设计典型的光伏支架形式，根据地形及总图布置，施工人员现场对前、后立柱进行下料。前、后立柱通过后穿孔的方式进行连接。
2）在一些山地光伏电站设计中，可根据地形图进行前、后立柱高度分组设计，提供各立柱分组长度，减少钢构件在现场施工的工序，最大限度的减少钢构件的浪费。
3）采用单立柱光伏支架，可减少部分现场调节的工程量。
5.山地光伏电站集电线路设计方案
1）电缆直埋方案
本方案为经济性最好方案，但对于山地光伏电站来说，仅限于图层较厚，可以开挖的情况。
2） 电缆沿桥架敷设方案
本方案为经济性较好方案，适用于地表无法开挖、地表岩石的情况。
3）电缆架空敷设
本方案经济型一般方案，一般采用钢杆形式架空敷设，主要适用于山体情况较复杂，且光伏阵列布置分散的情况。
沿桥架敷设方式
架空敷设方式
三 关于山地光伏电站的几点总结
一是大自然的鬼斧神工，不应一概否定也不应简单应付，精细分析，既要吃肉、也能啃骨头，最大限度榨取地形的“剩余价值”；
二是运用三维地形阴影遮挡分析，将看似复杂凌乱的山地梳理出头绪，分区块设计和评估；
三是山地光伏电站设计中应重点分析阴影变化规律，根据太阳小时变化规律、地形东西坡变化规律及度电成本的分析，提出最优发电间距及倾角。
本文资料采用：《复杂山地光伏设计之细节分享》；《建设山地光伏电站必须要掌握六大要点》。
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随着国家对光伏产业的大力扶持，各地光伏电站项目也是如火如荼的建设中，光伏电站逐年增加，使得日照好、地势平坦、建设条件好的土地资源日趋减少，依靠农业、湖泊、山地等建设条件次之的土地逐渐成为光伏电站的土地建设资源，尤其以山地光伏电站建设，近年逐步增加。下面广东太阳库技术人员将结合自身实际建设的多个山地光伏项目经验，分享山地电站设计方案、设备选型、施工建设等光伏建设中需注意的要点，以便光伏从业人员和投资者以参考。
一、山地光伏电站特点
山地光伏电站是指在山地、丘陵等复杂地形条件下建设的光伏电站，建设地表起伏不平、朝向各异、局部伴有山沟，地形可使用面积不规则、分散，设计难度大，建设成本高、发电效率减少等特点。
二、山地光伏电站设计难点
根据资源情况、山体地形条件、周围环境，在满足技术规范和要求的基础上，如何选择组件、逆变器、支架安装方式、系统设计方阵排布、阵列遮挡计算、防雷接地设计、集电线路跨渠跨沟设计、场内道路、给排水，优化系统效率、保证电站有较好的经济性、可靠性、安全性，这些都是光伏电站的设计难点。
三、山地光伏电站设备选型
山地光伏电站设备选型在选择组件、汇流箱、箱变、可调支架需注意外，比较重要的是逆变器选型。目前可用于山地的逆变器有四种，A型组串式逆变器(40KW)、B型山地形集中式逆变器(500-630KW)、C型常规集中式逆变器(500-630KW)、D型集散式逆变器(500-630KW)。四种逆变器各有特点，现简单介绍四种逆变器适用情况供行业能人士参考。
A型组串式逆变器(40KW)
组串式逆变器单台容量小，适合山地电站的应用，相对可以带来更高的发电量。但由于组串式逆变器单台容量小，建议小型山地光伏电站使用，如在大型山地形地面电站使用组串逆变器达上千台后，容易造成系统谐波震荡，给电站带来一定安全风险。
B型山地型集中式逆变器(500-630KW)
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山地型集中式逆变器适用于大型山地电站，多组MPPT的逆变器设计是针对山丘电站开发的方案机型，保持集中型逆变器在经济性、稳定性、和电网友好性的优势同时，将同一朝向布置的组件规模控制在125KW，兼顾了设计施工的可行性和运营发电的高效性。
C型常规集中式逆变器
适用于常规平坦地形逆变器只有1-2路MPPT，易受现场各种复杂情况的影响，导致MPPT跟踪曲线出现多个波峰对系统寿命、发电量都有影响。
D型集散式逆变器(500-630KW)
集散式逆变器通过提升系统交直流端口电压、降低线损等传输损耗、采用多路MPPT技术，减小组件各种失配损失，提高发电量，但目前由于集散式逆变方案稳定性、故障率、维护成本较高也并非山地最优的逆变器选择。
四、山地光伏建设难点
(1)山地光伏电站大部分场址原理交通主干道，在了解地形地貌的基础上修建进场道路及施工部署较常规电站难
(2)支架强度较平地高，因山地地表往往有植被覆盖，地区容易形成不同于平地的山风，按照平地支架强度(承载力和抗拔力)设计，建成后支架损毁率增加
(3)场内高低起伏，施工难度大，遇雨季时，需注意山洪、山体滑坡、坍塌等自然灾害
(4)因场址坎坷不平，造成支架及基础强度提高，施工时对设备及施工方法要求提高。
综上所述，如何在地形地貌、地质条件复杂的山体上建设光伏电站相对于平地建设光伏电站更为困难对于整个项目勘测、设计、设备选型、施工提出更高要求。
建成后的电站是中国同类电站中最大的，也是世界第二大电站。此前，中国最大的太阳能电站是位于西北部宁夏的腾格尔沙漠太阳能园区，容量为1.54吉瓦；而印度的巴德拉太阳能园区（Bhadla Solar Park）是全球最大的太阳能电站。
据悉，黄河的电站耗资22亿美元（1,486亿元人民币），是计划中的16吉瓦可再生能源发电综合体的一部分，其中包括两座8吉瓦的换流站。SupChina表示，该电站的建设在4个月内完成，其中包括由阳光电源（Sungrow）提供的202.9兆瓦储能系统。
据报道，国家电网公司负责这条价值31.8亿美元（2,149亿元人民币）的特高压电力线。
1、山西大同国家先进技术光伏示范基地(3000MW)
这是我国首个促进先进技术光伏产品应用的大规模太阳能光伏电站，是国家能源局“光伏领跑者”计划首个被批准的项目，总规划装机量3000MW，分三年实施。基地旨在规模化应用先进技术光伏产品，同时，示范基地将发展光伏发电、新能源与治理采煤沉陷区相结合，对于探索采煤沉陷区生态修复，进而推动资源型城市能源发展方式转变都有重要意义。
2、山西阳泉国家先进技术光伏发电基地(2200MW)
为推动国家光伏产业升级转型，引领电价下降，调整以煤电为主导的产业结构，阳泉市采煤沉陷区建设国家先进技术光伏发电示范基地，总规划装机量2200MW，分两期实施，其中2016年一期建设1000兆瓦。根据基地规划总体布局，一期共分13个单体项目，其中光伏发电示范项目12个，平台项目1个。建设期截至2017年中，开发经营期为25年(不含建设期)。
3、宁夏(盐池)新能源综合示范区电站(2000MW)
这是截止目前全球最大的单体光伏电站项目，总规划装机量2000MW，占地约6万亩。按照宁夏的光照条件，这一2000MW项目建成后，年平均上网电量289419万度。以该发电量计算，与火电相比，每年可节约标准煤101万吨。该示范区还将建设风、光、生物质、储能多元互补可再生能源发电系统、绿色现代牧业养殖示范基地、绿色现代牧草种植示范基地、全球最大光伏旅游基地等项目。
4、山东新泰光伏发电示范基地(2000MW)
中德新能源示范市重点支撑项目，中国光伏电站领跑者计划重点实施项目，全国最大的采煤沉陷区农光互补示范基地，总规划装机量2000MW，总占地12万亩，总投资200亿元。作为规模较大的中国太阳能发电站之一，项目全部建成后，年销售收入15亿元，可帮助当地贫困户尽快脱贫。新泰市在2016-2020年期间利用集中连片采煤沉陷区建设28座光伏电站。
5、腾格里沙漠太阳能发公园(1547MW)
腾格里沙漠太阳能发公园被称为太阳能“长城”，建成初期是规模最大的中国太阳能发电站，占地面积43平方公里，总规划装机量1547MW。该太阳能光伏电站位于中国的腾格里沙漠，有着足够的扩展空间，目前占该地区干旱地区的3.25%，比纽约中央公园大10倍以上，并且能够产生1.5千兆瓦的功率，可与大多数核电站的电力容量相媲美。
6、河北张家口奥运廊道领跑者项目(1500MW)
这座中国太阳能电厂的总规划装机量为1500MW，2016年10月一期获批指标总容量为500MW，这500MW共分给了14个项目。按照张家口奥运廊道规划图，1500MW的项目总量，主要分布在张家口宣化区、下花园区以及怀来县三个县区，项目地点分散、土地利用率不高等是该基地的主要特点。由于项目规划过多，有的还不到1MW，建设成本间接增加。
7、内蒙古乌海光伏领跑技术基地(1300MW)
该座中国光伏电站总规划装机量1300MW，三年逐步实施建设(2016-2019年)。根据乌海市发改委规划，该基地单体项目于2017年9月开发建设，项目位于海勃湾区金沙湾和小加工园，总投资8亿元，上网电价0.5元/千瓦时，拟通过金沙湾220千伏变电站接入电网。起步阶段本着节约、集约利用的原则，利用现有电网为主，就近接入、就地为周边负荷供电。
8、山西芮城光伏领跑技术基地(1020MW)
2016年国家能源局批复的全国8大光伏基地之一，是唯一一个县级国家级光伏基地，总规划装机量1020MW，总投资88亿元，当年12月开工建设。作为规模较大的中国太阳能发电站之一，共规划达13处场地，涉及中条山沿山一带7个乡镇，年可增加地区生产总值12亿，实现财政收入1.5亿；为贫困群众提供就业岗位600多个，年可增加农民收入800余万。
9、山东济宁光伏发电示范基地(1000MW)
总规划装机量1000MW，其中任城区规划100MW，邹城市规划装机量100MW，曲阜市规划装机量100MW，鱼台县规划装机量140MW，微山县规划装机量560MW。该座中国太阳能发电站的初期建设于2016年展开，计划安装容量为50万千瓦，共划分7个单体项目，其中光伏发电示范项目6个，平台项目1个，开发经营期为25年(不含建设期)。
10、龙羊峡大坝太阳能公园(850MW)
该中国太阳能电厂位于中国西北部青海省的青藏高原，由中国五大发电企业之一的国家电力投资公司运营，是世界上最大的太阳能公园之一，总规划装机量850MW，面积约27平方公里，甚至从太空中也可以俯瞰到龙羊峡太阳能电站。该站可为20万户家庭供电，其第一建设阶段于2013年完成，第二建设阶段于2015年完成，总建设成本约为60亿元人民币。
11、广西兴宾渔光互补光伏发电项目(300MW)
全国建成并网的渔光互补太阳能光伏电站共13家，广西兴宾渔光互补光伏发电项目，是目前中国最大规模的“渔光互补”光伏发电站，总规划装机量300MW，占地6000亩，总投资15亿元，是广西首家渔光互补光伏电站，位于兴宾区蒙村镇。所谓的“渔光互补”，即是指渔业养殖和光伏发电相结合，水面上方架设光伏板阵列，光伏板下方水域进行鱼虾养殖。
12、中国格尔木太阳能公园(200MW)
在青海省格尔木市东109国道两侧的荒漠上，太阳能电站一个接一个，星罗棋布，十分壮观，这就是中国光伏电站群中知名的格尔木太阳能公园。格尔木太阳能电站总规划装机量200MW，总投资约32.6亿人民币，于2010年10月底建成投产，由中国电力投资集团开发。该发电站累计发电量已达28.9亿千瓦时，节约标准煤93万吨，减少二氧化碳排放约305万吨。
13、昆明石林太阳能光伏并网实验示范电站(166MW)
这是在石笋、石芽大面积外露的喀斯特地貌特征的丘陵地区建设起的“中国太阳能发电站”，有效利用石漠化土地5445亩，是云南在石漠化荒地上探索利用太阳能发电的一次重大举措。其总规划装机量166MW，总投资90亿元，2015年建设完成，年发电量将达1.88亿千瓦时，年减排二氧化碳17.54万吨。该电站在发电的同时还承担着一系列太阳能科研项目。
14、安徽省淮南水上漂浮式光伏发电站(150MW)
世界上最大的水上漂浮式光伏发电站，同时亦是三峡集团首个水上漂浮式光伏项目，总规划装机量150MW，总投资约10亿元。该电站年发电量约1.5亿度，相当于支撑国家17.64亿元的gdp，年纳税约2500万元以上；相当于种植阔叶林约530公顷；相当于年节约标准煤约5.3万吨，减少二氧化碳排放约19.95万吨，减少森林砍伐约5.4万立方米，可以照亮约9.4万户城乡家庭。
15、甘肃敦煌熔盐塔式光热电站(100-110MW)
中国首批光热发电示范项目的建设基地之一，总规划装机量100-110MW，拥有全球单机最大的聚光集热镜场，共12078余台定日镜，是全球聚光规模最大、吸热塔最高、储热罐最大、可24小时连续发电的100兆瓦级熔盐塔式光热电站，标志着中国成为世界上少数掌握百兆瓦级光热电站技术的国家之一。该电站在夏季工况下，可24小时连续发电突破180万千瓦时。
16、浙江宁波海曙大路村屋顶光伏项目(13MW)
全国最大的光电建筑一体屋顶光伏项目，总规划装机量13MW。项目一期装机容量760千瓦，年发电量约80万度，二期项目装机容量540千瓦。项目建成后，根据现有光伏政策，每发一度电，可带来0.6653元/度的收益。全村435户人家每户每年可免费使用360度电。投资回收期满后，企业与村集体按照60%和40%分享发电实际收益，每年村集体创收约7万元。
17、八达岭太阳能热发电实验电站(1MW)
亚洲最大的塔式太阳能热发电电站，总规划装机量1MW，年发电量可达195万千瓦时。这个发电站在八达岭长城脚下，集科研、示范、试验和展示为一体，是我国863高技术科学试验项目，也是中国第一座拥有自主知识产权的兆瓦级塔式太阳能热发电实验电站。此发电站共使用定日镜达100面，总面积一万平方米，占地八十亩，预计使用寿命为二十年。
1、对于占用未利用地的，区分为不压占土地用地部分和永久性建筑用地部分。一是对使用戈壁、荒漠、荒草地等未利用土地的光伏发电项目，对不占压土地、不改变地表形态的用地部分，可按原地类认定，不改变土地用途，在年度土地变更调查时作出标注，用地允许以租赁等方式取得，双方签订好补偿协议，用地报当地县级国土资源部门备案。这主要是指光伏方阵用地，可以按照未利用地原来的用途管理，不需要办理未利用地转为建设用地手续。二是对使用戈壁、荒漠、荒草地等未利用地的光伏发电项目，建设项目永久性建筑用地部分，应依法按建设用地办理手续。主要是指变电站及运行管理中心用地和集电线路中的杆塔基础用地，这部分用地应当依法办理未利用地转为建设用地的手续。
2.对于占用农用地的，规定所有用地部分均应按建设用地管理。也就是说，光伏发电项目占用农用地的，不论光伏方阵用地，还是变电站及运行管理中心用地和集电线路用地，都需要按照现行土地管理法律法规，按照建设用地管理。其中涉及办理集体土地征收和农用地转用手续，以及国有建设用地供应手续，与传统的建设项目用地没有区别。
