手动可调倾角光伏发电系统的技术经济分析

工程科学与技术，国际期刊35（2022）101116完整文章手动可调倾角光伏发电系统的技术经济分析Omer Gönüla，b，A.Can Dumana，b，Burak Barutçua，bought，Önder Güleraa伊斯坦布尔技术大学，能源学院，Ayazaga Campus，34469 Maslak，伊斯坦布尔，土耳其b土耳其-德国大学能源科学与技术系，34820 Beykoz，土耳其伊斯坦布尔阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年3月21日收到2021年8月2日修订2022年2月8日接受2022年2月26日在线提供关键词：光伏系统最佳倾角经济分析投资回收期内部收益率A B S T R A C T然而，落在光伏（PV）面板表面上的太阳辐射可以通过太阳能跟踪系统最大化，以换取不可行的投资。另一方面，PV的手动和周期性倾斜调整可以显著且经济地增加能量产量。因此，本研究提出了一个技术经济分析的1兆瓦光伏电站与手动可调倾斜机构。首先，固定和定期调整（每月，季节性和半年）光伏系统的最佳倾斜角在土耳其不同的太阳能特性的位置估计，然后进行经济分析，包括敏感性分析。结果表明，手动倾斜调整提供了一个显着的净现值（NPV）增加12.4和14.9%之间的固定倾斜在土耳其。贴现回收期（DPBP）介于9.20年至12.36年之间，可缩短8内部收益率（IRR）为5.4-8.6%，©2022 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍1.1. 动机和背景能源方面的可持续性是一项挑战，可以通过协调社会、环境、技术、经济和政治因素来克服[1]。可再生能源是可持续能源转型的关键要素。它的采用高度依赖于自上而下的措施，这些措施能够通过政策和激励措施促进部门和技术的可负担性[2]，以及自下而上的发展，重点是通过参与和协商一致的决策[3]获得社会接受。在可再生技术中，太阳能光伏（PV）最近需求很高，这不仅是由于其环境友好，而且还由于PV模块制造技术的快速发展，其显著降低了成本。2010年光伏组件价格在2.2至3.1美元/瓦之间[4]，今天已降至0.306美元/瓦左右[5]。组件价格的下降导致全球光伏装机容量迅速增加，从2007年的9.19吉瓦增加到2018年的480.36吉瓦[6]。除了价格下降之外，不断发展的工程解决方案还提高了光伏系统的效率这些研究的重要部分*通讯作者。电子邮件地址：barutcub@itu.edu.tr（B. Barutçu）。由Karabuk大学负责进行同行审查集中于增加落在面板表面上的辐射量。光伏系统的最佳方向和倾斜，以更多地受益于太阳辐射。太阳能跟踪器系统，持续跟踪太阳，可以增加更多的能源产量。双轴跟踪系统的能量输出比固定安装系统高30-然而，由于其初始和维护成本高，跟踪系统并不广泛优选[10]。双轴系统增加了600-1900美元/千瓦的额外成本的光伏安装的基本成本，和一个单一的这些价格在初始系统成本中占很大比例，由于光伏组件价格正在下降，使用跟踪系统只会增加系统的投资回收期。跟踪系统的一个具有成本效益的替代方案是可调倾斜机构。其工作原理是通过使用简单的升降装置定期改变倾斜角度，例如每月，季节或半年，以提高太阳辐射的利用率。这些系统不需要额外的安装成本，或者与初始投资成本相比需要相对较低的、可忽略的成本，并且更有利于在倾斜角度在较宽范围内变化的位置使用，固定角度系统。此外，发电厂的工作人员只要经过一点培训，就可以轻松地进行倾斜调整。https://doi.org/10.1016/j.jestch.2022.1011162215-0986/©2022 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1011162S命名法符号列表gm;STC最大功率点效率xs日落时角度（°）Ct;0初始投资成本0倾斜平面Ct时间t的净现金流量最长日照时间H0地外太阳辐射（W/m2）HB;t倾斜表面水平表面HD;t倾斜表面上的漫射辐射HD水平表面倾斜表面上的HR水平表面上的反射辐射HSTC标准试验条件下的太阳辐射HT;t倾斜表面水平表面Isc太阳常数（W/m2）KTClearness indexPPV;out光伏板PSTC光伏系统Rb倾斜表面上的光束辐射与水平面上的光束辐射T系统寿命Ta;NOCTNOCT环境温度TaAmbient temperatureTC;NOCT电池温度在NOCT下TC;STC 电池温度在STC下TC 电池温度ap功率温度系数i0名义贴现率d面板的PV降额系数f通货膨胀率i实际利率n从一月a太阳能吸收率b面板与水平面d太阳辐射度（°）地面反射率太阳光透射率u位置的纬度缩略语列表DPBP贴现回收期EIE电力事务调查管理局GEPA土耳其太阳能潜力图集IRR内部收益电池额定工作温度净现值S1固定倾斜系统S2半年度倾斜调整方案S3季节性倾斜调整S4每月倾斜调整1.2. 文献综述文献中有各种研究涉及位置的最佳倾斜角的估计。其中一些集中在建立一个地区的纬度和PV倾斜角之间的关系。Benghanem[12]确定纬度几乎等于沙特阿拉伯麦地那的最佳倾斜角。在麦地那，每月的倾斜调整比固定倾斜系统多提供8%的太阳辐射。卡尔德利斯和扎菲拉基斯[13]研究了希腊雅典夏季不同倾斜角度的性能，根据实验结果发现15± 2.5°的角度是最佳的Elmi-nir等人[14]，确定了埃及赫勒万朝南收集器的最佳倾斜角，冬季为43.33°，夏季接近水平。作者认为，年最佳倾斜度u± 15°（u为所在地纬度，正负表示冬夏）的一般规律对该地区是准确的。Duffie和Beckman[15]、Garg[16]和Lunde[17]的早期研究表达了u±15°的规则。有几项研究集中在确定一个国家内单个或多个地点的最佳倾斜角度。Bakirci[18]开发了回归模型，使用土耳其八个城市的数据，根据一年中的哪一天来估计最佳倾斜角度。Garni等人[19]研究了沙特阿拉伯18个地点的最佳倾斜角度作者建议使用多标准适用性分析的网站投资于大型光伏系统Le Roux[20]使用了来自9个测量站的数据，并考虑了天气条件和土壤对确定南非最佳倾斜角度Raptis等人[21]研究了在真实大气条件下倾斜表面的太阳辐照度，考虑云效应以最大化能量捕获，四个不同的日射强度计。根据模型计算，发现最佳倾斜角约为30°。Baba- tunde等人[22]研究了灰尘、倾斜和方位角对位于塞浦路斯大学校园内的光伏电站性能的影响。Khorasanizadeh等人[23]开发了伊朗塔巴斯市的漫射太阳辐射模型，使用统计方法对其进行分析，并确定了特定时间间隔的最佳倾斜角度雅各布森和贾达夫[24]从不同的国家选择了试点地点，并使用PVWatts软件估计了整个世界的最佳倾斜角度各种研究集中在周期性倾斜调整。Ullah等人[25]对巴基斯坦拉合尔进行了最佳倾角优化，并在一年内进行了四次调整，使年能源产量增加了6.6%。Kaddoura等人[26]研究了沙特阿拉伯的最佳倾斜角变化，并指出一年内改变PV倾斜角六次可以收集99.5%的太阳辐射，这些辐射可以通过日常调整收集。Jafarkazemi和Saadabadi[27]，估计阿联酋阿布扎比的最佳倾斜角度每年两次、按季节和按月倾斜调整分别使年辐射增加10.5%、10.7%和11.7%。Despotovic和Nedic[28]确定并比较了塞尔维亚贝尔格莱德年度、季节和月度水平的最佳PV倾斜角。通过使用三种方法进行倾斜调整，能量增益分别增加了5.98%、13.55%和15.42%。Herrera-Romero等人[29]估计了墨西哥韦拉克鲁斯州的最佳倾斜角度。除其他研究外，还计算了通过倾斜调整可以获得的年度现金流。虽然所有这些研究都提供了宝贵的文献贡献，他们都没有解决一个详细的生命周期成本分析手动可调倾斜机制。一些研究集中在各向同性和非各向同性太阳辐射模型的性能比较。达南德X单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1011163和Mousavi[30]对光束和漫射太阳辐射模型进行了全面的回顾，并将其应用于确定伊朗不同城市的最佳倾斜角度David等人[31]对留尼汪岛进行了类似的研究，Perez模型的表现优于Hay、Gueymart和Skartveit Olseth，但差异不显著。Bahrami等人[7]实施了具有不同倾斜角的Perez和Koronakis太阳辐射模型，以评估尼日利亚某些省份的太阳能资源潜力，并使用系统顾问模型（SAM）软件的输出验证了结果Li等人[32]将各向同性Liu Jor-dan和各向异性Hay、Reindl、Klucher和Perez模型与真实测量数据进行了比较，据报道Liu Jordan对中国武汉的条件最为准确这些天空辐射模型也在[33]和[34]的回顾研究中进行了详细比较。太阳能跟踪器因其较高的能量捕获而受到高度关注。然而，跟踪系统的可行性报告，由于其安装成本高，因此成本很低。Hammad等人[35]对约旦的固定和双轴跟踪PV系统进行了经济比较。跟踪系统的年光伏产量比固定系统高31.29%，但是，具有更高的投资回收期。Eke和Senturk[36]根据土耳其Mugla的测量结果，比较了固定和双轴跟踪系统的性能。双轴跟踪系统使能量增益提高了30.79%。Garni等人[37]研究了无跟踪固定系统、垂直轴连续调整、水平轴连续每日、每周和每月调整以及双轴系统的经济分析。只有垂直轴连续调整系统显示出接近固定倾斜系统的可行性。有许多商用软件专用于PV系统的设计和仿真，例如TRNSYS、PVSyst、PVSOL、PVGIS、HOMER、PVWatts和RETScreen。据报道，根据太阳数据的可用性，它们都是准确的工具[38虽然它们都可以优化固定倾斜系统的倾斜角度，但它们可能无法提供每月，季节或半年水平的最佳角度。1.3. 内容和贡献上面回顾的论文以及这里没有提到的许多其他论文然而，尽管有许多关于带有固定倾斜或自动跟踪系统的肺静脉可行性的研究[7，35，43 -47]，但没有研究涉及带有手动可调倾斜机制的肺静脉的可行性因此，本文的主要贡献是对人工调斜所带来的经济效益进行了评价.为此，对1MW光伏电站进行了技术经济可行性分析，研究了倾斜调整对系统净现值（NPV）、内部收益率（IRR）和贴现投资回收期（DPBP）的影响此外，还进行了敏感度分析，以确定实际利率和初始投资成本值变化对结果的影响该研究的框架在Fig. 1.一、该研究的次要贡献有两个方面：（1）通常，针对单个位置进行倾斜调整导向研究[26，27，36]。然而，这项研究是在土耳其三个太阳能部分的六个省进行的，既用于全国范围的分析，也用于检查太阳辐射差异对倾斜调节机制性能的影响。（2）2019年，土耳其修订了自2010年起生效的上网电价计划。到目前为止，文献中还没有研究探讨新价格对光伏项目可行性因此，这项研究在这方面尚属首次。1.4. 文件的结构本文的组织如下;在第2节中，介绍了土耳其的太阳能现状和分析中使用的选定省份。在第3节中，介绍了手动可调倾斜机构。在第4节中，方法部分，包括太阳辐射建模，发电量估计，和经济的决定因素。在第五节中，讨论了不同情况下的最佳倾角变化的结果，一个样本1兆瓦光伏系统的估计发电量及其详细的经济分析。最后，在第6中给出结论。2. 土耳其和选定省份的太阳能土耳其的总太阳能潜力假定为约1000 TWh，其中10%的潜力被认为适合于发电，年太阳辐射量为1527 kWh/m2，日照时间为2741 h[48]。根据2010年由电力事务调查管理局（EIE）创建的土耳其太阳能潜力地图集（GEPA），太阳辐射量从南部（1800- 大多数太阳能光伏系统安装位于这个国家的南部。近年来，土耳其的太阳能光伏安装数量急剧增加（图2），截至2019年底，光伏系统的总装机容量达到5995.2MW[50，51]。2014年，光伏总装机容量仅为40.2兆瓦，2014年至2019年实现了约150倍的增长。在选址上，GEPA分为三个太阳能部分，即南部、中部和北部。从每个太阳能部分中，选择两个有代表性的省份，以覆盖整个国家的状况，并查看太阳能部分表1介绍了选定的省份。它们的月平均太阳辐射量和月平均日照时数见图3。已确定的太阳部分和选定的地点如图所示。四、3. 手动可调倾斜机构手动可调倾斜机构允许光伏电站工作人员在几分钟内轻松地用手将光伏阵列的倾斜角度调整到一定程度，以增加落在阵列表面的太阳辐射量与太阳能跟踪器不同，手动可调倾斜机构不需要大量投资，因为它们不包含任何机电组件。这些机构与简单的机械提升装置（如千斤顶或穿孔安装支架）集成到PV安装结构中。考虑到重量超过一吨的汽车可以很容易地用千斤顶举起，平均重量为20-25 kg/模块的PV阵列的倾斜角度经过短期培训，目前电厂的工作人员可以处理倾斜调整。机构的设计如图所示。 五、4. 方法和模拟参数4.1. 斜面上的太阳辐射模拟太阳辐射在到达太阳能系统之前，由于大气效应而经历一些变化[54]。当量(1) 代表来自太阳的到达地球大气层外部的地外辐射[55]。单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1011164技术经济分析贴现回收期内部收益率结果比较• 经济投入• 初始投资成本• 运行维护费• 利率• 贴现率• 馈入式塔里格勒四种情况下最佳倾角的确定• 试点省份的选择• 气象投入• 太阳辐射• 日照时数• 各向同性天空辐射模型;;;;3651) 固定倾斜2）每半年调整一次倾斜3) 季节性倾斜调整4) 每月倾斜调整Fig. 1.研究的框架图二、土耳其太阳能光伏系统累计装机容量这种效应称为散射辐射[57]。反射辐射表示在大气影响之外反射的辐射量。所有这三种类型的辐射构成总（全球）太阳辐射，可以定义为：HTHBHDHR 4其中，HT表示总（全局）太阳辐射，并且HB、HD和HR分别表示光束辐射、漫射辐射和反射辐射。全球太阳辐射并不总是处于水平面上的最大水平，落在表面上的太阳辐射量随倾斜角度而变化。倾斜角度也因地理位置和当地气候条件而异。H0¼Isc.1月0日0：033cos360nð1Þ也就是说，它是特定于位置的[18]。对于太阳能系统的应用，该位置的太阳辐射数据进行了评估和分析。然而，太阳辐射数据大多是其中Isc是太阳常数（1367 W/m2），n是一年中的天数从1月1日开始，u是该位置的纬度，d是太阳赤经，xs是水平面的日落时角[56]。太阳赤经和日落时角计算如下：. 360分 284分对于在水平面上测量的太阳辐射数据，以及对于在倾斜平面上的太阳辐射数据的分析，应当建立专门的测量机制或者应当使用数学模型来检验数据。由于测量设备的成本，数学模型的使用相当普遍。 因此，文献中广泛使用的Liu和Jordan模型[58]是23： 45 sin365ð2Þ实施，以评估太阳辐射的斜面在这项研究中。xs¼arccos½-tandtanu]3部分太阳辐射在穿过大气层后被吸收、反射或散射。这些差异是由由大气中的云、空气粒子、水等因素造成的倾斜表面上的总辐射（HT;t）由光束（HB;t）、漫射辐射（HD;t）和反射辐射（HR;t）构成，其可以定义为等式（1）。（5）至（8）。HTt<$HBtHDt HRt 50蒸汽、灰尘和污染物。太阳辐射穿过大气层直接到达地面而没有任何散射或反射的部分称为光束（直接）辐射[25]，而由于大气层的影响HB;t1-HD;t=HT RbHT 6HD;t1/20： 5HD1b 7表1所选省份的坐标和年太阳辐射量太阳能部分位置纬度（°）经度（°）太阳辐射（千瓦时/米2年）北部Tekirdag40.9827.521340阿尔特温41.1841.821412中央伊兹密尔38.4227.131501基尔谢希尔39.1434.171513南部安塔利亚36.8830.711650Sanliurfa37.1638.801590单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1011165S sS;HSTC;¼HR;t1/40：5qHT1/21-cos[[b]q]80HD¼HT 0：9345- 0： 8113KT- 0：2228n=N 9其中b是面板与水平面的倾斜角，q是地面反射率（对于本研究取0.2利用土耳其全部81个城市的晴朗指数和日照时数资料，用晴朗指数、日照时数或最大日长推算倾斜地面上的漫[49]并且在文献中针对某些位置提出了相关性[60]。在Eq. （9）分别指晴朗指数和最大日长，并在方程中定义。（10）和（11）[61]。KT¼HT=H010N¼2xs=15 11由方程式式（6）中，Rb表示倾斜表面上的光束辐射与水平面上的光束辐射之比[62]，并且表示如下：Rb¼ cosu-bcosdsinx0x0p=180sinu-bsindcosucosdsinxsxsp=180sinusindð12Þ其中x0 代表斜面的太阳时角图3.第三章。选定地点的每月平均每日太阳辐射量及日照时数描述如下：x0的1/4minfxs;arcco s½-tanδ-tanδ-n=1 3μm4.2. 光伏组件发电量估算光伏电池板的功率输出主要取决于太阳辐射和光伏组件电池温度，可以计算如下[63]：PPV输出¼PSTCdPV。HT1apTc-TcSTC]14见图4。土耳其的太阳能潜力图，形成了太阳能部分和试点省份[52]。式中，PSTC为标准试验下系统的额定容量条件（STC）。dPV是考虑布线损耗、阴影、污染和老化效应的降额系数。HT是PV系统上的太阳辐射，并且HSTC是STC处的辐射，STC为lkW/m2。ap代表功率的温度系数，Tc和Tc;STC分别为当前条件下和STC下的电池温度。PV电池温度表示PV板的表面的温度。在环境条件下，细胞温度也发生变化。当电池温度超过Tc;STC时，PV板的效率降低。因此，在计算光伏发电量时，需要对电池温度Tc进行适当的估算. Tc表示如下，其来自PV板吸收的能量、电输出和向环境的热传递的平衡[64]：TatcNOCT-Tanoct。HT1-gm;STC1-apTc;STC]T;;HSTCsa15ÞC1美元-T.HT.apgm图五. 手动可调倾斜机构的设计（采用[53]）。其中，Ta是环境温度，Tc;NOCT和Ta;NOCT是电池和环境温度在标称操作电池温度下-性质，分别。克 /米 最大功率点效率在STC下，s和a分别是PV板的太阳能透射率和吸收率，sa假定为0.9[64]。在太阳能市场上有各种各样的光伏组件，具有不同的功率、效率、电流-电压或半导体技术。分析是基于加拿大太阳能CS 6P-250光伏组件，其技术规格见1400-14501450-15001500-15501550-16001600-16501650-17001700-17501750-1800 （千瓦时/米2年）1. 面板2. 剪式千斤顶3. 安装结构123Sc;NOCTa;NOCTHSTCsa单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1011166不XC不t111 11不;t111 11不;表2分析中使用的CS 6P-250光伏组件规格[65]。规格值额定最大功率（Pm）250 W组件效率（gm;STC）15.54%功率温度系数（ap）-0.43%/°C标称工作电池温度（Tc，NOCT）45°CNOCT下的环境温度（Ta，NOCT）20°C标准测试条件下的辐照度（HSTC）1000 W/m2表2[65]。系统的降额系数取为0.80[66，67]。4.3. 经济决定因素在这项研究中，1兆瓦的光伏系统与手动可调的倾斜机制进行评估，通过三个经济的决定因素，即净现值，内部收益率和DPBP，由于其不同的优点和缺点。净现值决定了一个项目的生命周期结束时的价值，并考虑了贴现现金流。在比较具有类似寿命和初始投资成本的项目时，这是一个有用的决定因素[77]。正的NPV表示项目产生价值。然而，净现值并没有给出一个项目的盈利能力的想法。此外，NPV可能无法比较不同规模的项目。NPV适用于本研究，因为比较了相同的系统[52]。净现值计算如下[78]：净现值¼ XCt-Ct016根据国际可再生能源机构（IRENA）的数据，截至2018年底，光伏组件价格达到0.306美元/W[68]。光伏系统的额外成本，包括逆变器（假设在发电厂寿命期内更换两次[69，70]）、变压器、配电中心、AC-DC电缆、保护和安全设备、施工、运输、安装、挖掘、官方机构费用、融资成本、SCADA和其他意外费用，在[71]中进行了调查，发现土耳其的额外成本为386，000美元/MW。因此，在本研究中，1兆瓦太阳能光伏电站的初始投资估计为692，000美元美元，不含18%的增值税（VAT），含VAT的工厂总成本为816，560美元。假设这些费用不区分土耳其不同省份。可使用穿孔安装支架或简单的螺旋升降千斤顶[53]手动调整倾角。假设在典型的光伏阵列中有15-20个面板（每个20-25 kg），则可以使用三个千斤顶（两端各一个，中间一个）轻松地将其提升。在一个1兆瓦的发电厂中，有200自从马-其中，Ct是时间t的净现金流，i是实际利率，Ct;0是光伏项目的初始投资成本。实际利率计算如下[79]：我i0-f171/2/3/4/5/7其中i0是名义贴现率，f是预期通货膨胀率。土耳其的实际利率根据过去10年的平均值计算为3%实际利率3%用于经济计算的基本情景DPBP是一种实用、易懂的经济指标.DPBP表示考虑到项目生命周期（25年）内DPBP越低，项目的风险就越低[80]。然而，DPBP并不包括截止日期之后的未来现金流，也没有给出关于总收入的想法DPBP如下所示[81，82]：DPBPDPBP！不Ct0这些设备的初始成本不到初始投资的1%在工程造价方面，忽略了倾斜调整机制的建设成本。此外，正如[71]中所指出的，项目中的意外和额外费用已经占到系统初始投资成本的约2%手动调整的额外劳动力成本也被忽略，因为经过短期培训，目前的发电厂工作人员可以轻松地处理倾斜调整。阵列的倾斜角度因此，对于固定和定期调整的情况（总投资IRR是使净现值为零的贴现率。与净现值不同，内部收益率并不给出总收入的信息，而是通过给出一个项目[52，83]。IRR大于利率意味着项目产生价值。IRR适用于比较具有相同项目生命周期的项目（符合当前研究），但当生命周期不同时可能会失败[84]。内部收益率越高的项目，其盈利能力越强，吸引力也越大。IRR计算如下[85，86]：XCt-Ct0<$0<$19毫米[72、73]。忽视劳动力成本的另一个动机是，调整可以在除尘过程中进行，特别是在靠近沙漠的地区或暴露于t1/2 2019年12月31日灰尘，这防止了额外的成本。此外，倾斜调节机构由于雪滑动而具有额外的货币效益。雪平差已经是除雪的一种应用方法，它证明了被忽略的成本是合理的[74]。光伏系统的现金流取决于上网电价。土耳其先前的可再生能源生产上网电价计划在2011年至2020年期间有效，为0.133美元。太阳能光伏发电的$/kWh[75]。该法律已通过新的《电力市场无证电力生产条例》和2019年5月10日的第1044号总统令[76]进行了修订，新金额确定为零 售能源价格（不含分销 费和增值税），平均为0.481TL/kWh，相当于0.081美元/kWh，具体取决于汇率。该费率适用于装机容量高达5兆瓦的无执照可再生能源发电厂。5. 结果和讨论5.1. 最佳倾角为了确定不同倾斜调整方案下的最佳倾斜角度，针对位于不同太阳能潜能区的城市，分析了固定、半年、季节和月倾斜南向（太阳方位角= 0°）光伏系统根据第4节中给出的Liu-Jordan太阳模型，最佳值见表3。根据所得结果，对于固定倾斜情况（S1），土耳其不同地区的最佳倾斜角在28-29°范围内，这些结果与在土耳其进行的例如，在[87]中，伊兹密尔省的最佳倾斜角为30°，而在[88]中，不;单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）101116表77在固定（年度）、半年、季节和月度倾斜调整情景下，选定省份的最佳倾斜角度（°）北部中央南部场景Tekirdag阿尔特温伊兹密尔基尔谢希尔安塔利亚SanliurfaS1固定292929292928S2W-a505050504949S-S141412131211S3赢得575757575656SPR212221212020总和775644Aut454646464545S4Jan606059605958Feb525349504948Mar383938393837Apr222221212020可以886655君000000Jul330200Aug181716161415Sep343433343232Oct495050504949Nov595959595858Dec616261626161[18]土耳其不同城市的最佳倾斜角度在31 °至32°之间。倾斜角之间的微小差异是由研究中使用的数据引起的，然而，1-2°的差异不会导致能量产生的显著变化。因此，根据经验，土耳其太阳能应用中的最佳固定倾斜角可以调整为u-9 °，其中u是位置的纬度。如果倾斜角旨在每半年（S2）调整一次，则在土耳其，最佳倾斜角在冬-秋（W-A）期为49-50 °，在夏-春（S-S）期在[88]中，对于靠近Tekirdag的Sakarya市，W-A和S-S轴的最佳倾斜角分别为57°和16°如果按季节调整倾角（S3），则最佳倾角值在冬季56-57 °、秋季45-46 °、夏季4- 7 °和春季20-22 °的范围内变化在[87]中，伊兹密尔的季节倾斜角为55.7°，43°，4.3°和18.3°，在[18]中，土耳其的平均最佳倾斜角分别为冬季，秋季，夏季和春季的57°，46°，5°和21°如果每月调整倾斜角度（S4），则土耳其的最佳角度值在0和62°之间变化。倾斜角在夏季变小，在冬季变大，以更多地受益于太阳辐射。而且在文献中伊兹密尔[87]的月最佳倾角范围确定为0-61°，埃尔祖鲁姆（靠近Artvin[89]）的月最佳倾角范围确定为0-65°，土耳其不同地点的月最佳倾角范围确定为0- 65°[18]。从结果中可以看出，最佳倾斜角度值根据倾斜调整方案在全年中在很大范围内变化。当光伏系统以固定角度放置时，几乎所有月份落在面板表面上的辐射量都会减少。5.2. 光伏系统调整带来了预期的能源产量增加。因此，在本节中，给出并比较了具有固定倾斜和可调倾斜系统的光伏电站的发电量。图6显示了土耳其6个省1 MW电厂的发电量，并对固定倾斜、半年调整、季节调整和月度调整情况下的发电量进行了比较。这是在图中看到的。 6.电力生产最明显的变化发生在夏季和冬季，见图6。 每个太阳能部分所选城市的月发电量。省份例如，在Tekirdag，在固定倾斜情况下，6月份为121.1兆瓦时，增加7.1%，每月倾斜调整情景下为129.7 MWh。同样，在固定倾斜场景中，12月的发电量为45.6 MWh，增加了12.9%，在每月倾斜调整场景中达到51.5 MWh。在伊兹密尔和安塔利亚，从固定倾斜转换为每月倾斜调整的能源产量在6月份分别增加了8.43%和9.31%，在12月份分别增加了13.31%和13.29%在表4中，给出了所有位置的年能量生产，并且由倾斜提供的能量生产的年增加单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）101116表88所有情况下的年发电量以及与S1相比倾斜情景的相对增长率北部中心部分南部场景Tekirdag阿尔特温伊兹密尔基尔谢希尔安塔利亚Sanliurfa年发电量（kWh/kW）S11,1141,1771,2211,2661,2841,361S21,1501,2151,2641,3101,3311,412S31,1541,2201,2701,3161,3371,419S41,1641,2311,2831,3281,3501,433与S1相比的增长率（%）S23.213.233.533.453.713.64S33.643.674.023.954.264.15S44.534.575.024.945.305.16调整（S2-S4的情形）与固定倾斜系统（S1的情形）进行比较。结果表明，倾斜调整所获得的能量比例由北向南逐渐增大。在S2（每半年一次的倾斜调整）年度能源产量增加在S3（海-声倾斜调整），由北向南的变化幅度在3.21 ~ 3.71%之间，而在S3（海-声倾斜调整），变化幅度在3.64 ~ 4.26%之间。正如预期的那样，在S4（每月倾斜调整）中获得了最高的能量增益，土耳其的年能量增加在4.53%和5.30%之间。在图7中，呈现了相对于固定倾斜，在不同倾斜调整情景下的每月电力生产变化的比较。可以看出，在冬季期间，发电量的增加比固定倾斜超过10%。12月的增幅最高（13.29%）。 另一方面，不是在S4（每月倾斜调整）中，而是在S2（半年倾斜调整）和S3（季节倾斜调整）中，发电量在3月和9月减少，然而，与整个冬季和夏季月份期间获得的增益相比，发电量减少的部分较低。5.3. 经济分析到目前为止，最佳的倾斜角度和1兆瓦的光伏发电厂在土耳其的六个省的定期倾斜调整方案的电力生产。本文对所选省份建设1MW光伏电站的技术经济可行性进行了分析。在分析中，目前的经济参数和修改后的上网电价计划，土耳其和评估结果通过净现值，DPBP和内部收益率。表5列出了所选省份的净现值和内部收益率结果。选定省份的DPBPs见图2。8.第八条。见图7。相对于S1，不同情景下发电量的月变化。根据结果，在土耳其，1兆瓦固定倾斜光伏系统的DPBP在9.20和12.36年之间，系统的净现值在474，052和823，746美元之间在[82]中，伊兹密尔的同样地，在[71]中，在实际利率为5%的情况下，埃拉泽省的DPBP为10.5年本研究中DPBP值较高的原因是土耳其新的上网电价方案，0.133至0.081美元/千瓦时。与固定倾斜系统相比，通过倾斜调整的系统的DPBP的减少在场景2中为约6-系统净现值的增加在70，000和100，000美元/兆瓦之间变化，这是相当高的。这样，净现值从北到南分别增加约14.9%，13.7%和12.4%，通过每月的倾斜调整。由于北部省份的净现值和DPBP较低，北部地区现金流的增加很重要。IRR给出了一个项目盈利能力的概念，并允许我们将其与其他项目进行比较。在所有情况下，内部收益率都高于利率，这意味着项目产生了价值在所有六个省。南部的IRR值高于中部和北部，这是由于较高的太阳能潜力。在倾斜调整方案中，相对于固定倾斜情况（S1），机构提供的IRR增加范围为0.7-5.4. 敏感性分析土耳其等发展中国家的经济相对不稳定，这些国家可能会受到货币和利率波动的严重影响。因此，除现行实际利率3%外，在敏感度分析中还考虑了正面或负面经济情况下的不同利率，分别为1%和5%。此外，光伏系统的成本正在继续下降。因此，初步投资成本减少10%及20%亦于敏感度分析中被视为未来情况。这两项措施也与土耳其中央政府过去的税收做法相对应，例如将增值税减少10%，彻底消除它，以振兴光伏行业。表6给出了在实际利率变化情况下系统的净现值，图11给出了系统的DPBPs。8.第八条。当实际利率为1%时，代表经济的积极进展，系统的DPBP减少了近7个月，与表5所示的基础情景相比，NPV增加了约50%。相反，当实际利率为5%时，代表经济恶化，北方省份系统的DPBP增加超过2年，净现值显着降低，这使得投资光伏电站成为问题。单位Gönül，A.Can Duman，B.Barutçu等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）101116表99所选省份的净现值（千美元）和内部收益率（%）（实际利率：0.03）。场景北部中央南部Tekirdag阿尔特温伊兹密尔基尔谢希尔Sanliurfa安塔利亚NPVS1474563626689715824S2525617687751781895S3532624696760790906S4545639713778809926IRRS15.46.27.17.27.98.6S25.96.77.67.88.59.2S35.96.87.77.98.69.3S46.16.97.98.08.89.5图8.第八条。不同实际利率下各城市的DPBP因此，在实际利率较高的情况下，倾斜调整的效果更加在5%的实际利率下，从S1（固定倾斜）切换到S4（每月倾斜调整）提供了16%（南部）和25%（北部）之间的显着净现值增加。因此，可以得出结论，在实际利率高的国家，特别是在北纬地区，应认真考虑倾斜在1%的实际利率下，从S1（固定倾斜）切换到S4（每月倾斜调整）提供了10%（南部地区）和11%（北部地区）之间的净现值增加。虽然净现值的增加没有3%和5%的情况下那么高，但仍然很高。如图所示，在低实际利率下，不同地区之间的太阳辐射差异在应用倾斜调整时的净现值增益方面表7（减少10%）和表8（减少20%）给出了初始投资成本可能减少对净现值的影响。作用），对DPBP的影响见图1A和图1B。9和10的在10%的削减幅度下，6个省份中有3个省份的投资净现值保持在10年以上，其余省份的投资净现值均低于10年。如果初始成本降低10%，实际利率从3%降至1%，则土耳其除Tekirdag外的所有太阳能部分的系统DPBP均降至10年以下，如果实际利率增加至5%，则系统DPBP超过10年6个省中的5个。此外，由于初始投资成本与基础初始投资情况相比减少了10%，因此每个位置的样本系统的NPV增加。在实际利率为5%的情况下，系统的净现值与其他实际利率情况相比显著降低。通过每月调整倾斜情况，与固定倾斜情况相比，系统所有部分的净现值上升超过11%。在初始投资成本减少20%的情况下，几乎所有的投资都有一个回收期（图1）。 10）少于10年（Tekirdag和Artvin的实际利率为5%的情况除外）。对于基本情景（3%的实际利率），投资产生10%以上的净现值价值。当实际利率和初始投资成本都降低时，在盈利能力很强的6个省中，有4个省的系统DPBP应该注意的是，对于倾斜场景，当利率和初始投资成本都较低时，调整倾斜角度具有轻微的优势。然而，在利率上升的情况下，倾斜调整会对投资回收期产生相当大的影响。在北半球提供的优势是大约7内部收益率的敏感性分析结果见图11。为了简单起见，结果在三个省中展示，每个省代表每个太阳能部分。在不同的初始投资成本和利率情景下考察所有地区的内部收益率时，可以看出，在南部地区的投资在经济上更具优势。在基本实际利率方案（3%）中，初始投资成本降低时，IRR值增加。初始投资成本每降低10%，内部收益率就增加1.5表6不同实际利率下的净现值（千美元）。实际利率场景北部中央南部Tekirdag阿尔特温伊兹密尔基尔谢希尔Sanliurfa安塔利亚0.01S18169291,0081,0881,1211,258S28809971,0851,1661,2041,348S38881,0061,0961,1771,2161,362S49061,0251,1181,2001,2391,3870.05S1228300351402423511S2269344401452477569S327535040745648457