2015年12月2日,國土資源部發(fā)布《光伏發(fā)電站工程項目用地控制指標》(以下簡稱《指標》),完善了我國的用地標準體系,為促進光伏產(chǎn)業(yè)用地節(jié)約集約利用提供了政策支撐。新世紀以來,光伏產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道。截至2015年10月,我國光伏發(fā)電站總裝機容量已經(jīng)達3500萬千瓦以上,規(guī)劃到2030年裝機容量將達到1億千瓦。而《指標》發(fā)布前世界范圍內(nèi)還沒有專門的光伏發(fā)電站用地標準。這樣一份用地控制指標,在技術(shù)上有哪些要點需要重點把握?本期請參與制定《指標》的專家為大家逐一解疑。
一、《指標》具體適用于哪些光伏項目?
光伏用地標準包括光伏產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)用地標準和光伏發(fā)電站用地標準。目前光伏產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)用地按國土資源部下發(fā)的《工業(yè)項目建設用地控制指標》核準,包括投資強度、容積率、辦公及生產(chǎn)輔助設施用地不超過7%,建筑系數(shù)不低于30%,綠地率不超過20%。
太陽能光伏發(fā)電形式可分為分布式光伏發(fā)電和集中式光伏發(fā)電。分布式光伏發(fā)電是采用光伏組件,將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng),安裝比較靈活,利用現(xiàn)有建筑的采光面進行安裝光伏材料發(fā)電。分布式光伏發(fā)電一般不占地或是占地比較有限?!豆夥l(fā)電站工程用地控制指標》(以下簡稱《指標》)不涉及此類項目,適用的是新建、改建和擴建的地面光伏發(fā)電站工程項目。
改建、擴建項目應充分利用既有場地和設施,當需新增用地時,其用地指標應控制在《指標》中相同建設規(guī)模工程用地指標范圍內(nèi)。技術(shù)改造升級工程應在滿足生產(chǎn)要求和安全環(huán)保的前提下,宜在原有場地內(nèi)進行,盡量不新增用地。
二、光伏用地哪些部分須按建設用地管理?
今年,國土資源部、發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、住房和城鄉(xiāng)建設部、商務部《關(guān)于支持新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)發(fā)展促進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新用地的意見》(國土資規(guī)〔2015〕5號)提出:光伏、風力發(fā)電等項目使用戈壁、荒漠、荒草地等未利用土地的,對不占壓土地、不改變地表形態(tài)的用地部分,可按原地類認定,不改變土地用途,在年度土地變更調(diào)查時作出標注,用地允許以租賃等方式取得,雙方簽訂好補償協(xié)議,用地報當?shù)乜h級國土資源部門備案,對項目永久性建筑用地部分,應依法按建設用地辦理手續(xù);對建設占用農(nóng)用地的,所有用地部分均應按建設用地管理。
因此,《指標》要求,核發(fā)光伏發(fā)電站工程項目土地劃撥決定書和簽訂出讓合同,應明確規(guī)定或約定建設項目用地總規(guī)模和各功能分區(qū)用地規(guī)模。
三、確定總體指標考慮哪幾項因素?
《指標》分為總體指標和分項指標。總體指標是對項目用地規(guī)模的總體控制;依據(jù)功能分區(qū),還規(guī)定了光伏方陣、變電站及運行管理中心、集電線路和場內(nèi)道路4個分項指標。
光伏發(fā)電站工程項目用地的規(guī)模大小,與光伏組件的發(fā)電效率、安裝所在緯度、項目所在地形區(qū)類別、光伏方陣排列安裝方式以及升壓站的升壓等級有直接關(guān)系。所以,《指標》中的總體指標是按照這四項因素最終計算確定的。
四、轉(zhuǎn)換效率區(qū)間為何確定在8%~30%?
光伏組件的功率是光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的能力。轉(zhuǎn)換效率衡量的是太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的能力,轉(zhuǎn)換效率越高,同樣大的模組其輸出的電量就越多。轉(zhuǎn)換效率是衡量太陽能電池片或組件性能好壞的重要參數(shù),一般來說,光伏組件的轉(zhuǎn)換效率越高,建設項目占地就越小?!吨笜恕匪f的光伏組件效率是指光伏組件的全面積效率:
光伏組件全面積效率=光伏組件功率/光伏組件面積。
《指標》中,光電效率的轉(zhuǎn)化劃分為12個區(qū)間,從8%~30%,每升高2%作為計算的基本點,并在表格中列出相應的控制數(shù)據(jù)。目前光伏組件發(fā)電效率較低的薄膜發(fā)電效率為8%~12%。光伏發(fā)電站普遍采用晶硅光伏組件,光電轉(zhuǎn)換效率在12%~22%之間,高的可達到24%。高倍聚光組件效率一般為20%~28%。其他的光伏發(fā)電組件如非晶硅、碲化鎘等的光電轉(zhuǎn)換效率目前基本上在20%以下。但是隨著科技的發(fā)展、新材料的運用,光伏發(fā)電材料的光電轉(zhuǎn)化效率提高發(fā)展迅猛,日新月異,光電轉(zhuǎn)換效率會在將來提高到30%左右??紤]現(xiàn)在,同時兼顧發(fā)展趨勢,在確定光伏組件全面效率時,《指標》的具體的轉(zhuǎn)換效率區(qū)間定在了8%~30%。
對于光伏組件發(fā)電效率在表格以外的,可以利用光伏方陣計算公式進行計算,也可以在表格內(nèi)查到相對應的效率區(qū)間,利用線性插值法進行計算。
光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率直接決定著建設項目的占地規(guī)模,所以要求光伏發(fā)電站建設在經(jīng)濟技術(shù)合理的條件下,應優(yōu)先采用技術(shù)先進、發(fā)電效率高的光伏組件,盡可能節(jié)約集約使用土地。
五、怎樣在可用緯度范圍內(nèi)計算占地指標?
光伏發(fā)電站用地規(guī)模的計算,與項目所在地的地球緯度關(guān)系非常密切,一般來說同等條件下,項目所在地緯度越高則陰影越長,光伏組件相互遮擋越多,建設項目占地就越大。
我國緯度跨度比較大,從北緯3度52分最南端的南海南沙群島上的曾母暗沙(附近)到北緯53度33分漠河以北黑龍江主航道(漠河縣)。經(jīng)過專家的多次論證,綜合分析可以利用的陸地資源進行光伏集中布局發(fā)電的具體區(qū)域,最終確定《指標》的可用緯度范圍定為北緯18度~50度。在具體計算過程中,為避免緯度距離太遠,計算的數(shù)據(jù)不利于使用,所以從緯度20度以上,每間隔5度作為一個計算的基本點。在緯度的劃分上共分了8個緯度進行計算,在表格中列出相應的控制數(shù)據(jù)。
建設項目位于區(qū)間內(nèi)的所在的具體緯度,在計算光伏方陣占地指標時,可以帶入到光伏方陣計算公式中進行計算,也可以在表格內(nèi)找到相對應的緯度區(qū)間,利用線性插值法進行計算。
六、總體指標如何按三類地形區(qū)分別編制?
我國幅員遼闊,地形復雜,地面自然坡度千差萬別,可用于光伏發(fā)電站工程的地形主要以平原和丘陵為主。地形的分類,在國際上尚未有統(tǒng)一的標準,目前比較通用的有三類標準地形區(qū)、五類標準地形區(qū)、八類標準地形區(qū)。
《指標》根據(jù)地面坡度和光伏發(fā)電特點,將地形區(qū)分為三類,即Ⅰ類地形區(qū)、Ⅱ類地形區(qū)和Ⅲ類地形區(qū)。光伏發(fā)電站工程項目用地總體指標按這三類地形區(qū)分別編制。Ⅰ類地形區(qū)是指地形無明顯起伏,地面自然坡度小于或等于3度的平原地區(qū);Ⅱ類地形區(qū)是指地形起伏不大,地面自然坡度為大于3度但小于或等于20度,相對高差在200米以內(nèi)的微丘地區(qū);Ⅲ類地形區(qū)是指地形起伏較大,地面自然坡度為大于20度,相對高差在200米以上的重丘或山嶺地區(qū)。
采用三類地形區(qū),對地形地貌的覆蓋面比較寬,基本涵蓋了我國所有地形、地貌,同時也提高了光伏發(fā)電站工程項目在各類不同用地條件下占地規(guī)??刂频目茖W性和準確性。
七、總體指標用地規(guī)模的計算公式是什么?
光伏發(fā)電站工程項目用地總體指標包括4個分項指標的用地面積。隨著光伏發(fā)電站發(fā)電容量的成倍增加,光伏方陣用地、集電線路用地、場內(nèi)道路用地面積會隨之成倍增加,而變電站及運行管理中心用地面積會有所增加,但不會是成倍增加。
不過,大量的實例證明,變電站及運行管理中心在總用地面積中的占地比例較小。例如:Ⅰ類地形區(qū),固定式光伏發(fā)電站10兆瓦用地中,低緯度變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模的比例為0.68%;高緯度變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模的比例為0.58%;高緯度高效率的變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模的比例為4.54%。Ⅲ類地形區(qū),雙軸跟蹤式光伏發(fā)電站10兆瓦用地中,變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模的比例為0.28%,高緯度高效率的變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模的比例為2.80%。經(jīng)過計算,總用地指標中變電站及運行管理中心的用地占總用地規(guī)模一般不超過5%。
因此,在核算光伏發(fā)電站用地總體指標用地規(guī)模時,變電站及運行管理中心用地面積相對增加較少,沒有體現(xiàn)在計算公式里,該計算公式為:
用地面積=10兆瓦光伏方陣用地面積×(實際總裝機容量/10兆瓦)
八、光伏方陣用地規(guī)模如何計算?
光伏方陣是光伏發(fā)電站工程項目中最主要的功能分區(qū),也是用地量最大的組成部分。光伏發(fā)電站光伏方陣可分為4種形式進行排列安裝:固定式、平單軸跟蹤式、斜單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式。
光伏方陣用地規(guī)模的計算,采用了地平坐標跟蹤方陣計算方法和赤道坐標跟蹤方陣計算方法,按照《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》的規(guī)定設置計算光伏方陣的計算條件,其間經(jīng)過研究,按照實際情況又作了相應的調(diào)整。在《指標》中,列出了在Ⅰ類地形區(qū)條件下4種排列方式的用地指標。在其他地形區(qū)條件下,可以按照“地形光伏方陣用地地形調(diào)整系數(shù)表”進行調(diào)整。
《指標》中要求光伏發(fā)電企業(yè)應優(yōu)先采用技術(shù)先進、發(fā)電效率高的光伏組件,根據(jù)項目的土地資源和成本,兼顧占地、發(fā)電量和成本因素,確定最佳方案,核算出光伏方陣的建設用地指標。
九、光伏方陣的4種布局方式哪種比較節(jié)地?
固定式、平單軸跟蹤式、斜單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式4種光伏方陣的布局方式中,在光伏組件的全面積效率、安裝所在地緯度、所在地形區(qū)類別不變的條件下,根據(jù)《指標》的計算,基本上是雙軸跟蹤式占地面積最大。
根據(jù)調(diào)研情況來看,目前,我國普遍采用的光伏方陣的排列方式是固定式,占調(diào)查項目的95%左右。
十、為什么要設100公頃用地上限?
《國務院關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》(國發(fā)〔2013〕24號)要求光伏組件提高效率,明確提出:嚴格控制新上單純擴大產(chǎn)能的多晶硅、光伏電池及組件項目;光伏制造企業(yè)應擁有先進技術(shù)和較強的自主研發(fā)能力,新上光伏制造項目應滿足單晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于20%、多晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于18%、薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于12%。
從目前已建項目的情況來看,在高緯度地區(qū)(緯度在45度以上)采用低效率組件(發(fā)電效率20%以下)及跟蹤運行方式,從技術(shù)經(jīng)濟角度和用地規(guī)模方面并不合理,在實際中也基本沒有在高緯度地區(qū)采用低效組件的跟蹤運行方式進行光伏發(fā)電的建設項目,而且截至目前,國內(nèi)、國際也尚未發(fā)現(xiàn)實際建設項目10兆瓦用地面積超過100公頃的案例。
以后,隨著科技發(fā)展、技術(shù)進步,采用新技術(shù)、新材料的高效組件效率必然會隨之提高,用地量也會相應減少??紤]目前建設項目的光伏組件量產(chǎn)高效組件效率水平不高,根據(jù)計算結(jié)果分析確定以100公頃作為10兆瓦光伏電站用地面積的上限,是符合當前實際的。