摘要：光伏发电项目的设计方案直接影响着项目投资收益，在项目前期开发和工程设计过程中，在满足设计规范、保证工程安全和质量的前提下，对常规光伏发电项目的设计方案进行深入的优化，可以有效提高系统发电量、降低项目总投资。作者结合广东省某渔光互补光伏发电项目管理实践，通过对该项目设计方案中的交流电缆的设计选型、箱逆变一体机的应用、容配比的优化设计、单双面组件的优选、光伏支架材料的选择、等一系列的设计优化措施，最终实现项目LCOE降低，从而满足公司投资收益率的要求，为该项目顺利推进奠定了坚实的基础。 关键词：投资收益；发电量；总投资；LCOE；设计优化
引言
近来年，随着光伏技术的不断发展，以及国家新能源政策的大力支持下，我国光伏发电市场规模取得了极大的发展。然而，光伏电站自身的特点，决定了其发电量和发电稳定性受太阳辐照、气温、逆变器选型等多种因素影响。由于勘察和设计等原因，出现了电站发电效率低，投资收益率不能满足预期等问题。因此光伏电站的优化设计显得格外重要。
光伏电站要做到投资省、效益好，设计方案显得极其重要，在常规设计过程中，通常仅对电池组件选型、逆变器的选型、光伏阵列运行方式设计、倾角分析、接入系统方案、光伏场区平面布置等进行方案优选，同时综合考虑温度影响、灰尘遮挡、阴影遮挡、组件不匹配、低压直流和交流线损、逆变器效率、集电线路线损、并网系统损耗、倾角方位角损耗、故障检修及其他因素的影响，计算系统综合效率系数。
1.光伏发电项目设计优化概述
设计优化是在处理各种事物的一切可能方案中，借助最优化的数值计算与计算机技术，在安全可靠的前提下，寻求最优方案的过程。本文以广东省某某100MW渔光互补光伏发电项目为例，在常规设计的基础上，对交流电缆的选型、逆变器的选型、容配比的选择、单双面组件的选择、光伏支架材料的选择等进行深入的优化设计研究，从而降低LCOE的成本，提高项目收益能力。
2.优化方案
2.1采用铝芯电缆代替铜芯电缆
2.1.1电缆材质分析
电缆采购和施工成本在光伏发电项目的建设投资中占比较高，以该项目的箱变至升压站的35kV高压交流电缆为优化对象，目前普遍使用的交流电缆有铜芯和铝芯，而在常规设计中采用铜芯电缆。两种材质性能参数对比如下：
表1性能参数对比
材质 | 电阻率 | 电阻温度系数 | 热膨胀系数 | 浮雕画熔点 | 密度 | 抗拉强度 | 抗腐蚀性能 | 弹性模量 | 载流量 |
铜芯 | 0.0172 | 3.93 | 16.6 | 1083 | 8.9 | 196 | 好 | 11.7 | 高 |
铝芯 | 0.0282 | 3.9 | 23 | 660 | 2.7 | 78 | 差 | 7.16 | 低 |
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2.1.2电缆载流量的分析
铜芯电缆每平方毫米的载流量是5-8A，铝芯电缆每平方毫米的载流量是3-5A，在相同的电压等级下，铝芯加大两个截面等级与铜芯做对比，也即50mm²截面的铜芯电缆与95mm²截面的铝芯电缆的载流量作对比见下表[1-4]：
表2 电缆载流量对比
序号 | 电缆材质 | 电缆截面/mm2 | 载流量/A·mm²-1 | 载流量/A | 线圈缠绕机
1 | 铜芯 | 50 | 5～8 | 250～400 |
2 依诺娃 | 铝芯 | 95 | 3～5 | 285～475 |
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2.1.3电缆价格分析
通过询价电缆生产厂家，35kV电缆采用两种材质电缆（铝芯电缆对应铜芯电缆加大两个截面等级）作价格对比，铜芯电缆与铝芯电缆价格如下表：
表3铜芯电缆与铝芯电缆价格分析
序号 | 铜芯电缆型号 | 单价/元·m-1 | 铝芯电缆型号 | 单价/元·m-1 | 价差/元 |
1 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*50 mm² | 220 | 佳迪达化工 热熔胶网膜ZRC-YJLV23-26/35kV-3*95 mm² | 163 | 57 |
2 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*70 mm² | 277 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*120 mm² | 174 | 103 |
3 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*95 mm² | 342 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*150 mm² | 188 | 154 |
4 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*120 mm² | 406 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*185 mm² | 207 | 199 |
5 | 立式鼓风机ZRC-YJV23-26/35kV-3*150 mm² | 477 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*240 mm² | 230 | 247 |
6 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*185 mm² | 571 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*300 mm² | 257 | 314 |
7 | ZRC-YJV23-26/35kV-3*240 mm² | 716 | ZRC-YJLV23-26/35kV-3*400 mm² | 292 | 424 |
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按照以上的价差为基础，对照该项目实际使用的电缆长度，方案优化后，节省造价如下：
