总结

太阳能发电，通常被称为光伏(PV)和中心支点灌溉似乎是很好的合作伙伴。然而，与太阳能光伏的年生产相比，灌溉的季节性可能对系统的经济性有害。某些组合的政策和电力费率表显示出比其他更好的回报。造成这种差异的主要原因是电费表(电费)和计量政策。用于灌溉系统的太阳能光伏没有负荷控制速率计划和与净计量有最大的经济回报，较短的回报时间和较高的净现值。相反，太阳能光伏灌溉系统的负荷控制率和没有净计量的经济回报较差。

中心主场景

为了研究太阳能连接灌溉系统的经济可行性，使用国家可再生能源实验室系统顾问模型(SAM)创建了场景并建模。系统顾问模型是一个免费的建模工具，可以用于太阳能光伏系统的设计和经济分析。如果你对SAM感兴趣，它可以免费下载．关于如何使用SAM和如何分析农场操作的太阳能光伏的教程UNL作物观察:YouTube上的生物能源．使用SAM可以使用每小时负载数据和每小时太阳能光伏生产估计进行详细分析。该模型还允许个性化的经济投入，如税率、保险、贷款金额、贷款利率、折旧、激励措施和贴现率。本研究的重点是发现费率表(负载控制vs无负载控制)和政策(净计量vs无净计量)的影响。在所有情况下，个人经济投入都保持标准。

对于下面的模型场景组合，总共运行了48个模拟。

• 农场位置场景东部(平均每年6英寸)西部(平均每年13英寸)
• 好能力的场景:(300gpm)， (800gpm)
• 负载场景:无负载控制，随时负载控制，2天负载控制
  • 每小时负载数据被创建(模拟数据)来表示每一个场景。模拟数据被用来表示一个“平均”灌溉年。对实际负载数据进行模拟，模拟结果与实际负载数据一致。
• 分布式发电的政策:计税，不计税
• 太阳系的大小:大小为产生相当于年负载100%的能量，大小为产生50%的年负载(较小的系统将净过剩发电最小化)
• 利率时间表:内布拉斯加州三家公用事业公司的实际灌溉电价表，有和没有负载控制
• 财务假设:在所有系统场景(贷款利率、贴现率、系统成本/W、折旧、保险、激励、操作和维护、税率和通货膨胀)中一致

结果

报告的结果是简单的回报(年)和净现值(美元)。这些结果不应该被解释为对今天安装在农场的特定太阳能光伏系统的回报的准确评估。相反，它们提供了用于与负荷控制和计量净值比较的回报值和净现值的计算估计数。

净计量

回报的经济指标被用来比较模型系统。当比较净计量与不净计量时，净计量系统与不净计量系统的回收量明显较短(alpha=0.05)(P=0.024)。净计量系统的回收期比不净计量系统短2.35年。太阳能光伏装置使用25年的寿命进行经济分析，但可以持续30年以上。

模型模拟结果表明，与不包含净计量的互连协议相比，具有包含净计量的互连协议的太阳能光伏阵列具有更短的回报。这是因为采用了净计量，流入电网的部分太阳能千瓦时(过剩的发电量)是按零售电价计价的。相反，如果没有计量净值，所有超额发电都按避免的成本率计算。

负荷控制

当使用来自内布拉斯加州三家不同公用事业公司的四种负载控制率对负载控制与无负载控制进行比较时，与负载控制率计划相比，无负载控制率计划的回收期平均缩短3.78年(alpha=0.05)(P=0.001)。

太阳能光伏在白天发电，在下午早些时候达到峰值。如果灌溉系统全天运行，太阳能电力将被负载使用。在负载控制的日子里，枢轴被限制在白天运行，大部分是在夜间运行。净计量政策允许白天产生的太阳能来抵消夜间的使用。电力公司使用负载控制来减少白天用电高峰。负载控制速率上的枢轴可能必须限制高用电日的日间泵送。作为对这一限制的回报，农民获得了电力成本的降低。

模型仿真结果表明，采用无负荷控制速率方案的中心支点灌溉系统附加太阳能光伏阵列具有最快的投资回报和最高的净现值。相反，在中心轴上的太阳能阵列可以利用负载控制率有较长的回收期和较低的净现值。东、西中心支点的结果有相似的趋势，结果汇总在图4中。

太阳能光伏系统产生的电力要么被负荷使用，抵消电网购买，要么流向电网，在那里它有价值，要么作为抵扣净值或支付避免的成本。由于该系统的产品是电力，当电价较高时，收益更大。

后面的仪表系统可以生产高达100%的年负荷，但通常规模为50% - 75%的系统比大型系统具有更好的经济效益。这是因为较小的系统在灌溉季节产生的净过剩较少。此外，内布拉斯加州的净计量法在每个月的月底计算过剩发电，所以在没有电力负荷的几个月里，所有太阳能光伏发电都是净过剩发电，并以避免的成本率进行补偿。在建模结果中观察到系统规模的经济影响，本文没有详细介绍。图4所示的结果表示了系统的规模，以提供50%的年负荷最大化经济回报。

120英亩800 GPM Center Pivot(内布拉斯加州东部)- 7千瓦太阳能阵列，净现值(美元)回收期(年)
负荷控制	- 2219美元 21.2年	- 2955美元 24.9年
没有负载控制	- 633美元 16.0年	- 2678美元 23.3年
	净计量	没有净计量

120英亩300 GPM中心枢纽(内布拉斯加州东部)- 7千瓦太阳能阵列，净现值(美元)回收期(年)
负荷控制	- 2356美元 21.8年	- 2891美元 24.5年
没有负载控制	- 757美元 16.3年	- 1980美元 20.2年
	净计量	没有净计量

120英亩800 GPM中心轴心(内布拉斯加州西部)- 25千瓦太阳能阵列，净现值(美元)回收期(年)
负荷控制	- 6801美元 19.9年	- 9551美元 23.3年
没有负载控制	- 314美元 14.8年	- 6684美元 19.8年
	净计量	没有净计量

120英亩300 GPM中心轴心(内布拉斯加州西部)- 25千瓦太阳能阵列，净现值(美元)回收期(年)
负荷控制	NA *	NA *
没有负载控制	1356美元 13.9年	- 1282美元 15.4年
	净计量	没有净计量

净现值是迄今为止决定一项投资是否值得追求的最佳财务指标。然而，净现值是用贴现率折现未来现金流来确定的。投资者使用的贴现率是特定于他们的，将根据投资类型和投资期限而有所不同。

特定情况下的投资经济回报应该独立建模，并包括基于农场个人情况的价值。每个农场的假设都是不同的，比如保险、贷款利率、贴现率、纳税义务、通货膨胀、折旧、激励措施和正确的电力费率表。

结论

在电表后面，太阳能光伏有最好的机会经济回报的中心支点的农场没有负荷控制和净计量。对太阳能投资感兴趣的农民应在投资前花时间研究他们在费率计划、能源使用、净计量和负荷控制方面的个人情况。

虽然不采用负荷控制和采用计量的经济效益更好的趋势很明显，但这并不意味着其他系统可能没有良好的经济效益。例如，在某些地区，以赠款、费率合同、贷款或可再生能源信贷销售形式的额外激励措施可以使太阳能安装在经济上可行，而不管负荷控制或净计量。

这些结果并不表明负载控制是坏的。一个农场从负载控制率中具有成本节约的优势，如果他们的中枢系统允许的话，应该利用它们。相反，在负载控制率下，较低的电力成本是电网连接太阳能的一个缺点，这可能使带负载控制的支点对太阳能安装不那么有吸引力。

是否投资太阳能是个人的决定。这里的结论不是是否投资，而是哪种中心轴心方案更适合获得更好的投资回报，以及如果考虑安装太阳能，农民可能会首先瞄准哪一个轴心。

提高太阳能光伏系统经济效益的途径

• 寻求和要求所有可能的赠款和补贴(美国农业部的REAP赠款就是一个例子，如果获得赠款，可以大大改善太阳能光伏经济)
• 在你所在的地区，通过正确地应用电价计量政策，正确地评估电力价值。本文着重分析了内布拉斯加州的计分政策和其他州的计分政策会对计算结果产生不同的影响。查看您所在州的政策https://www.dsireusa.org/
• 适当调整系统的大小
• 在现场使用太阳能发电。现场用的电通常比输往电网的电有更高的价值。(将太阳能生产与负载匹配可以帮助最小化过剩发电)对于中心轴来说，这可能意味着如果可能的话将电表与其他农场负载结合起来。
• 通过与你的报税员合作，最大化折旧价值
• 对于直接营销的农场，站点太阳能为最大的营销价值
• 正确的安装和定期监测将确保长期的系统性能，以维持能源生产。

如有问题或意见，请联系F. John Hay。
约翰f .干草
402-472-0408
Jhay2@unl.edu
https://bioenergy.unl.edu

模型的假设

系统成本	2.25美元/W(总安装成本)
运行和维护费用	每年16美元/千瓦
贷款	4%， 10年
分析阶段	25年
通货膨胀	2.50%
折现率	6％
美联储所得税率	21%
国家所得税税率	7%
保险	每年总安装成本的0.5%
个人房产税(适用于太阳能光伏系统)	0％
折旧	直线10年
激励	2020年联邦税收抵免26%
电费升级	1%
系统倾斜	35度
系统的方位	180度(正南)
越来越多的	地面安装

额外的资源

• NPPD太阳能资源(选择“视频”选项卡)
• 太阳能电力投资分析部分视频播放列表
• 太阳能电力投资分析(3008年扩展循环)