影響分布式光伏新能源系統(tǒng)設(shè)置的因素很多，總體來說分為以下幾類：① 建筑特點，決定了建筑的功能類別、規(guī)模、布局情況等；② 氣候，直接決定了太陽能輻射量、建筑用電負荷需求變化；③ 負荷特性，涉及到負荷的大小、負荷時段特性等；④ 配電系統(tǒng)，涉及到系統(tǒng)的構(gòu)架型式、分布式光伏系統(tǒng)接入方案的確定；⑤ 儲能，儲能的大小、類型和光伏系統(tǒng)設(shè)置容量息息相關(guān)；⑥ 能源價格，峰谷電價的差別直接決定分布式光伏系統(tǒng)經(jīng)濟效益。在眾多影響因素里，建筑性質(zhì)和氣候是不可控因素，只能盡可能地適應(yīng)和合理利用；配電系統(tǒng)、負荷特性、儲能、能源價格等是可變因素，需要設(shè)計師科學合理地分析和利用，從而讓分布式光伏新能源系統(tǒng)效益在項目層面最大化。



動態(tài)曲線的建立



新建項目前期設(shè)計階段，科學合理地確定分布式光伏新能源系統(tǒng)的設(shè)置容量和電力系統(tǒng)的合理并網(wǎng)運行是兩個核心的關(guān)鍵。由此，筆者引入2個動態(tài)曲線作為分析基礎(chǔ)：新建項目負荷運行曲線的預測、分布式光伏新能源系統(tǒng)發(fā)電曲線的預測。



關(guān)于新建項目負荷運行曲線的預測，筆者引用逐時負荷的概念，即認為每一分隔時段的負荷波動較小，近似相等。分隔時段根據(jù)項目實際情況取值，間隔越小，數(shù)據(jù)越龐大，計算模型越復雜；間隔越大，數(shù)據(jù)量越小，但是計算精度就越差。對于新建項目的負荷運行曲線預測，先按負荷性質(zhì)分類，如照明、空調(diào)、電梯、風機水泵、信息機房、泛光照明等，每一類負荷分別統(tǒng)計同類型建筑的歷史運行數(shù)據(jù)（確定各類負荷逐時需要系數(shù)），再根據(jù)新建項目的各項面積指標，分項計算如照明、空調(diào)、電梯、風機水泵、信息機房、泛光照明等逐時用電負荷，從而形成新建項目的負荷運行曲線預測。有關(guān)逐時負荷運行曲線預測的分析筆者不展開分析，本文重點進行逐時負荷運行曲線預測和分布式光伏新能源系統(tǒng)發(fā)電曲線相結(jié)合的成本分析。



分布式光伏新能源系統(tǒng)發(fā)電曲線的預測，本文引入元素iu（t），即t時刻天氣狀態(tài)u下的單位面積光伏板發(fā)電功率，從圖1實際項目分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電曲線來看（不考慮天氣驟變的因素），是典型的一元二次曲線；根據(jù)文獻《基于負荷一光伏等效負荷曲線動態(tài)分段的配電線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置》，建立有關(guān)時間t的iu（t）函數(shù)：



圖片



圖片



結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，對天氣狀態(tài)u做概率統(tǒng)計，從而推導出t時刻單位面積光伏板發(fā)電功率的函數(shù)公式（基于此公式，可預測出分布式光伏新能源系統(tǒng)發(fā)電曲線）：



圖片




分布式光伏系統(tǒng)綜合成本分析



對新建項目的負荷運行曲線、分布式光伏新能源系統(tǒng)發(fā)電曲線進行疊加分析，如圖2所示：第 ① 部分為分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電上網(wǎng)電量；第 ② 部分為用戶的消耗電量（分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電作為電源）；第 ③ 部分為用戶消耗的電量（公共配電網(wǎng)作為電源）。



圖片




由此建立分布式光伏系統(tǒng)綜合成本公式：綜合成本 = 分布式光伏系統(tǒng)成本 - 分布式光伏系統(tǒng)收益。為便于分析，同時結(jié)合前面兩種曲線的預測特性，根據(jù)文獻 《于分時電價的光伏 - 儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置》 將綜合成本公式轉(zhuǎn)化為以日為單位的函數(shù)進行分析：



F = E1+ E2- Fg      （3）

式中：F —— 光伏系統(tǒng)每天的綜合成本；

  E1 —— 光伏系統(tǒng)在回收年限內(nèi)的平均日投資成本；

  E2 —— 光伏系統(tǒng)每天的維護成本；

  Fg —— 光伏系統(tǒng)每天產(chǎn)生的效益。



其中光伏系統(tǒng)在回收年限內(nèi)的平均日投資成本E1、光伏系統(tǒng)每天的維護成本E2的確定，和光伏電池板特性、系統(tǒng)構(gòu)成、維護等因素有關(guān)。當明確了項目地址、采用的光伏發(fā)電板類型并初步確定方案后，即可推導出E1和E2：



圖片




由式（4）、式（5），推導出式（6），引入分布式光伏系統(tǒng)成本系數(shù)k1，把分布式光伏系統(tǒng)成本變成和光伏系統(tǒng)安裝容量PPV成一定關(guān)系的函數(shù)，k1與光伏板單位投資造價、回收年限、貼現(xiàn)率、運行維護率等參數(shù)有關(guān)。此處特別強調(diào)的是，每個項目的建設(shè)方式、建設(shè)地點不同，運輸條件、并網(wǎng)點距離、施工難度、并網(wǎng)電壓等級、消納能力、電價政策、組件等設(shè)備的當前市場價格等，都會影響光伏系統(tǒng)的整體投資造價。



圖片




考慮到光伏系統(tǒng)是否實時消納全自用的情況，在分布式光伏收益計算時將光伏系統(tǒng)發(fā)電使用情況分為A、B、C、D幾個部分，如圖3所示。



圖片



分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電收益Fg = A + B + C + D幾個部分的收益之和。結(jié)合分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)典型的一元二次曲線特性，建立收益函數(shù)公式：




圖片

圖片



由于售電價格<購電價格，即Ct2 < Ct1，則



圖片



當分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電全部自用時：



圖片




由此推導，引入另外一個新元素k2（分布式光伏系統(tǒng)的收益系數(shù)）與發(fā)電量，購電、售電價格有關(guān)，則式（8）可為Fg = k2 × PPV。結(jié)合式（6），則式（3）推導為：




圖片




分布式光伏系統(tǒng)綜合成本變?yōu)楹蚹1、k2、PPV有關(guān)的函數(shù)，由此可以找出分布式光伏系統(tǒng)在單個項目的安裝臨界值PPV1和最大值PPVmax，見圖4。



圖片



臨界值的確定可以在設(shè)計階段得出相對準確的項目全部消納分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電量，最大值的確定也能判別項目可以設(shè)置的最大分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電量的經(jīng)濟效益及合理性。由式（9）可近似得出分布式光伏系統(tǒng)綜合成本和分布式光伏系統(tǒng)安裝容量的關(guān)系，見圖5。



圖片

當分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電全部自發(fā)自用時，由于分布式光伏系統(tǒng)成本越低，k1系數(shù)越小，分布式光伏系統(tǒng)收益越多，k2系數(shù)越大，此時曲線的斜率越大，分布式光伏系統(tǒng)綜合成本變小的速度越快；當分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電有余電上網(wǎng)時，k2系數(shù)變小，斜率也變小，則分布式光伏系統(tǒng)綜合成本變小的速度也變慢。

Da??t?lm?? fotovoltaik yeni enerji sisteminin kurulumunu etkileyen fakt?rler



 Sistem mimarisinin türünü ve da??t?lm?? PV sisteminin eri?im ?emas?n?n belirlenmesini i?eren da??t?m sistemi; ⑤ Enerji depolama, enerji depolaman?n boyutu ve türü PV sisteminin kapasitesiyle yak?ndan ilgilidir; ⑥ Enerji fiyat?, tepe ve vadi elektrik fiyat? aras?ndaki fark do?rudan da??t?lm?? PV sisteminin ekonomik faydalar?n? belirler. Etkileyen bir?ok fakt?r aras?nda, binan?n do?as? ve iklim, yaln?zca mümkün oldu?unca uyarlanabilen ve makul ?ekilde kullan?labilen kontrol edilemeyen fakt?rlerdir; da??t?m sistemi, yük ?zellikleri, enerji depolama, enerji fiyatlar?, vb. da??t?lm?? PV yeni enerji sisteminin faydalar?n? proje düzeyinde en üst düzeye ??karmak i?in tasar?mc? taraf?ndan bilimsel ve makul bir ?ekilde analiz edilmesi ve kullan?lmas? gereken de?i?ken fakt?rlerdir.



Dinamik e?rinin olu?turulmas?



Yeni bir projenin ?n tasar?m a?amas?nda, da??t?lm?? PV yeni enerji sisteminin kurulum kapasitesinin bilimsel ve makul bir ?ekilde belirlenmesi ve gü? sisteminin makul bir ?ekilde ?ebekeye ba?l? ?al??mas? iki temel anahtard?r. Bu nedenle yazar, analizin temeli olarak iki dinamik e?ri ortaya koymaktad?r: yeni projenin yük ?al??ma e?risinin tahmini ve da??t?lm?? yeni enerji PV sisteminin gü? üretim e?risinin tahmini.



Yeni projenin yük ?al??ma e?risinin tahmini ile ilgili olarak yazar, zamana g?re yük kavram?na at?fta bulunmaktad?r, yani her bir ayr?lm?? zaman?n yük dalgalanmas?n?n kü?ük ve yakla??k olarak e?it oldu?u dü?ünülmektedir. Aral?k, projenin ger?ek durumuna g?re al?n?r, aral?k ne kadar kü?ükse, veriler o kadar büyük, hesaplama modeli o kadar karma??kt?r; aral?k ne kadar büyükse, veri hacmi o kadar kü?üktür, ancak hesaplama do?rulu?u daha k?tüdür. Yeni projelerin yük ?al??ma e?risi tahmini i?in, ?nce yükleri ayd?nlatma, klima, asans?rler, fanlar ve pompalar, bilgi odalar?, projekt?rler vb. gibi yüklerin niteli?ine g?re s?n?fland?r?n ve her bir yük türü i?in s?ras?yla ayn? tür binalar?n ge?mi? ?al??ma verilerini say?n (?e?itli yük türlerinin saat baz?nda katsay?lar?n? belirlemek i?in) ve ard?ndan yeni projenin alan g?stergelerine g?re, saat baz?nda elektrik yüklerini hesaplamak i?in ayd?nlatma, klima, asans?rler, fanlar ve pompalar, bilgi odalar?, projekt?rler vb. gibi saat baz?nda elektrik yüklerini hesaplay?n. Daha sonra, yeni projenin alan g?stergelerine g?re, yeni projenin yük ?al??ma e?risinin tahminini olu?turmak i?in ayd?nlatma, iklimlendirme, asans?r, fan ve pompa, bilgi odas?, projekt?r ayd?nlatmas? vb. saatlik elektrik yükünü hesaplayacakt?r. Yazar, zaman baz?nda yük e?risi tahminini analiz etmeyecek, ancak zaman baz?nda yük e?risi tahmini ile da??t?lm?? fotovoltaik yeni enerji sisteminin gü? üretim e?risini birle?tiren maliyet analizine odaklanacakt?r.



Da??t?lm?? fotovoltaik yeni enerji sistemi gü? üretim e?risi tahmini, bu makale iu (t) unsurunu, yani t zaman?nda u hava durumu alt?nda fotovoltaik panel gü? üretim gücünün birim alan?n? tan?tmaktad?r. ?ekil 1'deki ger?ek projenin da??t?lm?? fotovoltaik sistem gü? üretim e?risi perspektifinden bak?ld???nda (ani hava de?i?iklikleri fakt?rleri dikkate al?nmadan), tipik bir birlik-kuadratik e?ridir; literatüre g?re, "Da??t?m hatt? kontak anahtar?n?n optimum fotovoltaik e?de?er yük e?risi dinamik segmentasyonunun yüküne dayanarak Konfigürasyon", t zaman? ile ilgili iu(t) fonksiyonu olu?turulur:



Resim



Resim



Ge?mi? verilerle birlikte, t zaman?nda fotovoltaik panellerin birim alan? ba??na gü? üretim gücünün fonksiyon formülünü türetmek i?in hava durumu u üzerinde olas?l?k istatistikleri yap?n (bu formüle dayanarak, da??t?lm?? fotovoltaik yeni enerji sisteminin gü? üretim e?risi tahmin edilebilir):



Resim




Da??t?lm?? fotovoltaik sistemin kapsaml? maliyet analizi



Yeni projenin yük ?al??ma e?risi ve da??t?lm?? PV yeni enerji sisteminin gü? üretim e?risi, ?ekil 2'de g?sterildi?i gibi üst üste bindirilir ve analiz edilir: B?lüm ①, ?ebeke i?i gü? üretimi i?in da??t?lm?? PV sistemi taraf?ndan üretilen gü?tür; B?lüm ②, kullan?c? taraf?ndan tüketilen gü?tür (bir gü? kayna?? olarak da??t?lm?? PV sistemi taraf?ndan üretilen gü?); ve B?lüm ③, kullan?c? taraf?ndan tüketilen gü?tür (bir gü? kayna?? olarak kamu gü? da??t?m ?ebekesi taraf?ndan üretilen gü?).



Resim




Bu, da??t?lm?? PV sisteminin entegre maliyeti i?in formülü olu?turur: Entegre maliyet = Da??t?lm?? PV sistem maliyeti - Da??t?lm?? PV sistem geliri. Analizi kolayla?t?rmak i?in, ?nceki iki e?rinin tahmin ?zelliklerini birle?tirirken, "Zaman payla??ml? tarifelerde fotovoltaik - depolama sistemi kapasitesinin optimum tahsisi" literatürüne g?re, entegre maliyet formülü analiz i?in gün biriminin bir fonksiyonuna d?nü?türülecektir:



F = E1+ E2- Fg (3)

Burada: F - FV sistemin günlük entegre maliyeti;

  E1 - FV sistemin geri ?deme y?llar? boyunca ortalama günlük yat?r?m maliyeti;

  E2 -- FV sistemin günlük bak?m maliyeti;

  Fg -- FV sistem taraf?ndan günlük olarak üretilen faydalar.



Geri ?deme süresi boyunca PV sisteminin ortalama günlük yat?r?m maliyetinin (E1) ve PV sisteminin günlük bak?m maliyetinin (E2) belirlenmesi, PV panel ?zellikleri, sistem bile?imi, bak?m ve di?er fakt?rlerle ilgilidir. Proje adresi, kullan?lacak FV panellerin tipi ve FV panellerin kaplayaca?? alan?n ilk tespiti