01三条线,先给结论
装到面积上限,再用消纳率倒推砍
先按屋顶可利用面积把装机算到最大,再看自发自用率能不能守住 80%。守不住就往下砍,砍到消纳率和收益的乘积最大为止。
功率看晚峰缺口,容量看午间余电
功率由傍晚那段缺口决定,容量由中午搬不完的余电决定,两者取小,并且不超过 2 小时系统。
按周转率定功率,不按车位数定
300 个车位不等于 300 台桩。真正决定桩功率的是每天有多少车来充、每车充多少度。
光伏多装一兆瓦,午间余电就多一截,储能就得跟着加大;储能加大,投资上升,IRR 下降;桩配得多,能吃掉一部分余电,反而让储能可以小一点。三个变量是联动的,逐时仿真就是在解这个联立方程。分开算再相加,几乎一定不是最优。
02线一:光伏装到上限
第一步不是问“装多少合适”,而是问“最多能装多少”。屋顶面积是硬约束,先把这一层算清楚。
单位面积装机怎么取
| 屋面类型 | 可利用面积折减 | 单位面积装机 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 混凝土平屋面 | 扣除设备、通道、女儿墙后约 60%—75% | 100—140 W/m² | 按组件面积与阵列间距估算,倾角越大间距越大 |
| 彩钢瓦屋面 | 扣除采光带、风机、天沟后约 70%—85% | 80—110 W/m² | 随坡铺设,间距影响小,但要避开锈蚀严重区域 |
| 车棚 | 按棚顶投影面积 | 120—160 W/m² | 结构与防水需同步设计,单价高于屋面 |
| 地面 / 边坡 | 按可用地块与间距系数 | 60—90 W/m² | 受用地性质与间距约束,园区内用地通常有限 |
这张表只能算量级。真正定装机要过结构复核:彩钢瓦要看檩条承载与使用年限,混凝土屋面要看防水层做法。荷载不够的项目,加固费用常常比组件本身还贵。
再用消纳率倒推
算出面积上限之后,拿年发电量与园区白天用电量对比:
若年发电量明显低于白天用电量,说明余电压力不大,可以按面积上限装;若年发电量接近甚至超过白天用电量,就要往下砍装机,砍到自发自用率回到 80% 以上。
余电上网电价通常只有自用电价的一半甚至更低。消纳率从 95% 掉到 75%,年收入可能掉两成以上,而投资一分没少。多数工商业项目在 80% 附近还能保住 IRR,再往下就很吃力。具体拐点取决于当地上网电价与自用电价之差,必须用项目实际电价算。
03线二:储能跟着余电走
储能配置有两个数:功率(MW)和容量(MWh)。它们由两段不同的曲线决定,不能用一个数拍。
功率:看傍晚的缺口
把 17:00—21:00 的负荷曲线与光伏出力相减,得到一段缺口。缺口越深,需要储能放的功率越大。功率不够的表现是:峰段还没结束,电池已经放空了,后面的高价电还得买。
工程上常用 0.3—0.5 倍变压器容量作为储能的功率参考区间,但这个倍数只是校验,不能替代逐时计算。
容量:看午间搬不完的余电
中午光伏出力最高、负荷往往回落,这段时间的余电量决定了储能要能接住多少。经验取值是午间余电量的 60%—80%:取满会把电池买大(因为一年里余电最多的那几天不代表常态),取太低则每天都有余电浪费。
| 取值 | 公式 | 失效条件 |
|---|---|---|
| 功率 P | 晚峰缺口平均值 × 1.1 裕量 | 峰段有两个(如上午、傍晚都有高价段),需按最大那段取 |
| 容量 E | min(午间余电量 × 0.7,P × 2 h) | 当地峰段时长超过 2 小时,且峰谷价差极大时,可放宽到 3—4 小时 |
| 循环次数 | 一充一放(谷充峰放)或两充两放 | 两充两放要求当地存在两个可套利的低价时段,且电池质保允许 |
循环次数是很多测算里被忽略的一项。同样容量的电池,两充两放的年收益接近一充一放的两倍,但循环寿命衰减也更快,要在收益与更换周期之间权衡——这一步必须看电池厂家的质保条款,不能只看标称循环次数。
04线三:桩按周转率定
这一条最容易错。很多方案按“车位数的 20% 配桩”直接写,但车位只决定上限,真正决定投资的是车流。
先算每天要充多少度
日充电量等于车位数、周转率、单车充电量三者的乘积。周转率指平均每个车位每天被充几次,通勤型园区通常 0.15—0.35,物流或网约车集中的园区可以到 1 以上。
再算功率
功率不取日充电量除以 24 小时,而要取“同时充电的车数 × 单桩功率”。同时率取决于车流是否集中:通勤园区下班时段集中,同时率可以到 30%—50%;物流园区分散,同时率偏低但单车充电量大。
| 园区类型 | 推荐快慢比 | 单车充电量 | 理由 |
|---|---|---|---|
| 办公 / 研发 | 1 : 4 — 1 : 6 | 15—30 kWh | 停车时间长,慢充足够,快充只在访客位配少量 |
| 制造 / 物流 | 3 : 1 — 4 : 1 | 60—120 kWh | 车辆周转快、停留短,必须快充 |
| 商业综合体 | 1 : 2 — 1 : 3 | 25—45 kWh | 停留 1—3 小时,快慢混合 |
一台 60 kW 直流桩,一天里可能只在 10 个小时有车,而那 10 个小时里也不是满功率。做逐时测算时,桩负荷要按车流分布生成,而不是按“平均功率 × 24 小时”摊平。摊平会同时算错两件事:低估最大需量、高估光伏消纳。
05一个园区的完整算例
下面这组数字用来演示三条线怎么串起来。所有参数为示例值,不代表任何具体项目,实际测算须用业主数据与当地电价重算。
| 输入 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 屋顶可利用面积 | 6.0 万 m²(彩钢瓦) | 已扣除采光带、风机、天沟 |
| 年用电量 | 1 800 万 kWh | 近 12 个月电费单加总 |
| 白天(8—18 时)电量占比 | 55% | 由负荷曲线统计 |
| 年利用小时 | 1 150 h | 示例取值,按项目地气象数据测算 |
| 变压器容量 | 2 × 1 600 kVA | 需核对剩余容量 |
按三条线推出来的配置
| 对象 | 计算 | 结果 | 校验 |
|---|---|---|---|
| 光伏 | 6.0 万 m² × 85 W/m² | 5.1 MWp,取 5.0 MWp | 年发电约 575 万 kWh,低于白天用电 990 万 kWh,余电压力可控 |
| 储能 | 功率取晚峰缺口,容量取 min(余电 × 0.7,P×2h) | 1.0 MW / 2.0 MWh | 不超过变压器剩余容量的 3 成;放电时段覆盖当地峰段 |
| 充电桩 | 300 车位 × 周转率 0.25 × 35 kWh | 快充 8 台 + 慢充 30 台 | 日充电量约 2 600 kWh,峰值同时率 40% 时约 320 kW |
以自发自用省电费为主(通常占六到七成),储能峰谷套利次之,需量电费节省和桩的服务费再补一块。四块的具体比例随电价结构变化极大,同一组配置在不同省份能差出一倍收益——这也是为什么园区项目必须用当地电价库逐时算,不能套别人的结论。
06四条硬边界
- 光伏发电量、自用与上网电量,按 8 760 小时逐时
- 储能充放电策略与峰谷套利收益
- 需量电费节省(按逐时最大需量重算)
- 全投资 IRR、资本金 IRR、回收期
- 变压器剩余容量与并网接入方案(供电公司)
- 储能消防间距与站房位置(消防审查)
- 屋面结构承载与防水做法(结构复核)
- 充电服务费定价与场地租约(业主与运营方)
变压器容量是最常见的卡点
光伏、储能、桩三者的功率叠加,不能超过变压器剩余容量。很多项目算出来的配比在财务上很漂亮,落到电气上装不了——要么增容(费用与审批周期都不小),要么降配。这一步要在方案阶段就核,不能等施工图。
需量电费有个反直觉的地方
储能放电能削掉晚峰需量,但充电时段本身可能成为新的最大需量。如果储能安排在白天光伏出力高的时候充电,需量反而不一定上升;如果安排在夜间谷时满功率充,很可能把需量顶上去,基本电费不降反升。所以储能功率不是“越大越好”,充电策略也要进模型。
07三个反例
面积上限是电气与结构的上限,不是经济性的上限。白天用电量小的园区(比如仓储、轻加工),铺满之后余电比例可能到四成,上网电价一压,IRR 立刻掉到不可接受。这类项目应该先砍装机,再谈储能。
这是流传最广的一条经验,但它只在“光伏出力与负荷形状恰好匹配”的项目里成立。对午间负荷塌陷明显的办公园区,20% 往往不够;对连续生产的工厂,20% 可能明显多余。正确做法还是从余电量与缺口反推。
停车场 300 位配 60 台快充,装机就是 3 600 kW,等于把变压器吃干。实际车流根本撑不起这个功率,结果是投资翻倍、利用率极低。桩的配置必须从车流倒推,并且快慢搭配。
08下一步
三条线是起点,不是答案。真正的配比要放到 8 760 小时曲线上跑一遍,看 IRR 随三个变量的变化曲面,才能定下来。想看上一篇讲负荷曲线怎么取,或者直接拿自己园区算一版,下面三个入口都通。
09口径与引用说明
本文的单位面积装机、消纳率、储能比例等区间,是工程经验值,用于快速判断量级,不能直接作为投资依据。以下参数须以项目实际数据为准:
- 年利用小时与逐时出力:按项目地气象数据与系统效率测算;
- 分时电价与峰谷时段:按项目所在省当期政策执行,各省峰段时长差异明显;
- 余电上网电价:按当地燃煤基准价或市场化交易结果确定;
- 屋面可利用面积与结构承载:以测绘与结构复核结论为准;
- 储能与充电设施的安全要求:按现行消防与电气设计规范执行,涉及站房布置须经专业机构审查。
配比测算在能耀 XDesigner 中完成,按 8 760 小时逐时仿真,输出 15 张报表,含敏感性与方案比选。同一组参数重算结果应一致,差异超过 1% 须注明软件版本与参数改动。
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同系列的两篇,以及可以先核对口径的材料。