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3、匯流箱選址和方陣布置方式、配電房位置的關(guān)系

上文基于曼哈頓算法對匯流箱的初始選址進行了介紹，它主要取決于組件的排布方式、布線方式，如組件橫向安裝和縱向安裝，或者方陣采用不同的接線方式，那么基于曼哈頓算法的匯流箱最佳位置點都會發(fā)生變化，如如圖5，某屋頂在相同的可利用面積下，安裝傾角一致，采用縱向單排和橫向雙排布置時，造成了接線方式的不同，匯流箱的安裝位置也產(chǎn)生了變化。
上述匯流箱的初步選址可以使得組串至匯流箱的電纜使用量最少，當然，這種算法未考慮配電房直流柜逆變器位置，對于已經(jīng)確定布置方案和接線方式的方陣來說，匯流箱在方陣內(nèi)部和方陣四周有5個位置可供選擇，初選最優(yōu)點位置位于方陣內(nèi)部，雖然該點比其他位置大大減少了1*4mm2光伏電纜的使用量，但如果配電房不在方陣內(nèi)部，匯流箱到直流柜的出線長度比其他方案會有所增加，但總體來講最優(yōu)位置的總電纜成本還是最省的，可能在支線上增加些線損，給發(fā)電量帶來些損失，這樣不同選址方案之間會存在著互斥問題，所以最終還需要通過比選確定。一般各方案比選時考慮相同的壽命期，例如采用20年年限，可采用凈現(xiàn)值法、差額投資凈現(xiàn)值法、差額投資內(nèi)部收益率法等，其中差額投資凈現(xiàn)值法是評價互斥方案的常用方法。

4、方陣匯流箱布置實例分析

如圖6為某屋頂1MW工程項目，當時還處于施工階段，匯流箱已經(jīng)安裝完畢，紅色圓圈標記的是其中一個匯流箱的安裝位置，該匯流箱對應(yīng)方陣的功率為76.8kW，包含320片GES-240P電池組件，以16串并聯(lián)匯入1個匯流箱，再和其他匯流箱匯入直流配電柜，配電房位于廠房的1樓南側(cè)。因為彩鋼瓦上不太適合放置，東面女兒墻位置較矮，西面為其他方陣，也不適合安裝，故匯流箱布置方案最終選擇以壁掛的形式固定在正南側(cè)女兒墻上，此時它的位置已不在方陣內(nèi)部，方陣內(nèi)部E點是根據(jù)曼哈頓距離算法得到的1*4mm2電纜使用量最優(yōu)化點，如圖6（b）所示的五個位置，在電纜使用量、成本費用、壓降和線損會存在一定的差異，詳細計算數(shù)據(jù)參考下文表2-表6。


第一步工作是通過CAD量測各個輸出端的坐標值，數(shù)據(jù)參考表1，并分別算出電纜使用量、壓降和線損等。


1）電纜使用量對比

從表2可知，1*4mm2電纜在理論最優(yōu)點位置使用量最少，在A位置電纜使用量最多，但A位置70mm2電纜使用量明顯比其他方案要少，A方案由于70mm2電纜的使用量明顯減少，故比最優(yōu)方案銅使用量減少14%。

2）電纜成本對比

假設(shè)PV1-F1*4mm2電纜的價格為3.2元/m，安裝費用為3.5元/m，70mm2電纜價格70元/m，安裝費用為8元/m，那么方案A的電纜費用為10146元，比最優(yōu)方案費用增加成本788元，其他詳見表5。

3）壓降和功率損耗對比

在標準測試條件下，組串的電壓Vm為602V，對應(yīng)的電流為7.96A，最大功率為4.8kW。在ABCDE五種匯流箱布置方案中，表3和表4給出了在STC條件下支線（組串至匯流箱）、干線（匯流箱至逆變器直流側(cè)）的壓降值和功率損耗（線損）表，計算線損時組件自身的電纜長度以0.9m計入，4mm2的直流電纜的電阻是不超過4.375Ω/km，70mm2的直流電纜的電阻0.268Ω/km，經(jīng)計算可知A方案功率損耗最小。


4）方案比選：

匯流箱對應(yīng)方陣總?cè)萘?6.8kW，組串10度傾角，正南朝向安裝，斜面輻照1335w/m2，不同互斥投資方案的比選需要考慮初始投資額、年收益額和折現(xiàn)率，假設(shè)折現(xiàn)率8%，以20年發(fā)電收益考慮，每度電收益假設(shè)1.2元，那么以上方案的年發(fā)電量和收益參考表5。


以方案E為基準，分別計算（方案A-方案E）、（方案B-方案E）、（方案C-方案E）、（方案D-方案E）的差額投資凈現(xiàn)值，如表6所示。

從計算結(jié)果來看，基于曼哈頓算法的最優(yōu)位置E點是最經(jīng)濟的，其次為A點，實際工程項目中由于E點不便于安裝，故最終確定A點位置為匯流箱的安裝點，參考圖6（a）。

小結(jié)：

匯流箱選址涉及到初步選址和方案比選兩個環(huán)節(jié)，初步選址基于曼哈頓距離算法的設(shè)施優(yōu)化選址解析函數(shù)，其解在理論上可能是一個點，也可能是一個區(qū)間或面域。方案比選需要考慮配電房的位置，在實際光伏項目中，地面電站配電房一般建在方陣內(nèi)部，所以建議按照曼哈頓算法得到的最佳位置點安裝；對于屋頂電站，由于屋面的復雜性，最優(yōu)位置可能無法安裝，但還有其他的位置可供選擇的，即可過基于曼哈頓算法得到的最優(yōu)點作垂直于坐標軸的垂線找到文中所提到的4個位置，不同的匯流箱位置在電纜使用成本和發(fā)電收益上都會不同，需從經(jīng)濟合理性角度進行比選，并確定合適的安裝位置。一般而言，組串到匯流箱的電纜成本對方案的經(jīng)濟性會有很大的決定作用。