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光伏系统优化设计方法及软件技术应用案例近几年，随着光伏上网电价逐年下调、地区限电、补贴发放延迟，普通光伏电站项目全面竞价机制开启，平价项目优先建设，光伏电站逐渐步入“微利”时代。因此，如何强化光伏电站建设前的精细化设计和设备选型、实施高质量建设和智能运维工作，对于进一步降低光伏发电度电成本、提高运营收益非常重要。

一、背景

目前，光伏电站的系统设计通常采用设计软件辅助完成。常用的设计软件主要包括 PVsyst、 RETScreen、PV*SOL、ArcheliosTM、阿波罗 DAT 等。以上软件常用数据库较为齐全，基本设计功能较为完善，计算功能各有特点，但是也存在不足。比如，软件的安装倾角通常以年发电量最大为目标设计；部分软件的技经评估较为简单，与国内现行的财务投资分析存在差距。

为此，向公司开展了以光伏系统整个生命周期为设计对象的研究，比较筛选运营商最关心的指标作为优化设计目标，综合考虑系统设备类型、安装和排布方式、组件/逆变器容配比、财务费用和运维成本等各个环节，开展光伏系统优化设计方法研究和软件开发，以实现系统生命周期全部主要参数的一站式自动寻优并自动输出最优设计方案。

二、应用案例

1.项目概述

各类资源区多个典型算例的对比分析显示，以内部收益率IRR为最终寻优目标的系统优化设计较传统以发电量最大为目标的设计方法提升IRR 3.13%，个别地区甚至接近5%。

中国广核新能源控股有限公司年新增开发容量中50万千瓦使用了这一技术，按照年平均发电小时数 1400 小时、平均电价 0.5 元/kWh计算，年均可增加发电收入 7700 万元以上。

基于以上方法开发的软件平台自2017年4月开始，该软件平台得到了包括新能源公司总经理部、总部相关部门和分公司开发人员等的广泛使用。据不完全统计，5个自然月内软件访问量达2430人次、移动端使用用户数达43人，大大提高了公司光伏项目开发的精准度和收益率。

2.主要效益

(1) 经济效益

单位：万元人民币

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(2) 社会效益

可有力提高使用公司的影响和竞争力，推动行业技术进步，为提高能源利用效率、减少温室气体排放、改善生态环境做出贡献，成为我国能源供给侧改革的重要支撑。

三、技术要点

1.关键技术

研究确定内部收益IR为光伏系统优化设计目标，开展主要设计参数及其相互关系的研究，实现光伏系统全部主要参数的自动寻优设计。具体包括：

（1）确定内部收益率IRR为光伏系统优化设计的最终寻优目标。通过全面对比分析反映光伏电站系统性参数的8项指标，对比各指标的定义、计算方法、涉及的计算参数，确定内部收益率IRR为全面反映运营商关注参数的系统性指标。

（2）研究光伏系统优化设计关键参数的计算方法。分析系统优化设计中需要考虑的关键设计因素，包括：不同设备选型对系统寿命期各参数的关联影响、固定可调式倾角布置方式以及和组件/逆变器容配比的自动优化设计方法等，开展考虑不同开发形式、组件和逆变器类型、安装和排布方式、容配比优化、各地电价和补贴在内的全参数自动寻优设计。

（3）采用优化方法提高寻优效率。由于不同组件、逆变器、支架和排布方式及容配比自动优化 涉及的寻优组合多、计算量巨大，提出采用优化方法提高系统迭代寻优效率。同时，针对逐个倾角下容配比自动优化涉及的分钟级辐射量运算过大问题，优化迭代计算方法，实现优化效率的大幅提升。优化后，计算时间缩短为之前的 6.7%以下。

（4）基于上述研究，完成了光伏系统优化设计软件的开发。

2.自主知识产权的设备、技术、产品、软件

（1）国内三类电价区多个典型地点计算结果显示，与传统以发电量为目标的设计方法相比，各算例IRR平均提升3.13%，个别甚至接近5%。对于光资源条件越差的地区，提升效果更为显著。

（2）固定可调倾角的自动寻优设计实现了较传统固定倾角布置提高了发电量3-5%以上。

（3）优化方法在保证优化效果的同时大幅提升了优化效率，计算时间缩短为之前的6.7%以下。 按照中国广核新能源控股有限公司年新增开发容量中 50 万千瓦使用这一方法，采用年平均发电小时数1400小时、平均电价0.5 元/kWh计算，年均可增加发电收入7700 万元以上。研究推动了国内外光伏技术进步和提质增效，更为提高能源利用效率和改善生态环境做出了贡献，成为我国能源供给侧改革的重要支撑。

四、应用前景

该设计方法及软件可以在光伏系统的资源评估、发电量和技术经济测算，优化电站设计、采购 和运维方案设计中推广应用，使用用户包括设计单位、投资运营等单位。

该设计方法科学合理、简便快捷，同时可以明显提升投资回报，具有广阔的应用前景。