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光伏组件的安装角度如何影响发电量?

 老先生书斋 2016-12-27

  光伏组件的安装角度包含两个角度:倾角、方位角

  倾角(高度角):光伏组件与水平地面之间的夹角;

  方位角:光伏组件的朝向与正南方向的夹角。

  无论是倾角的变化,还是方位角的变化,都会对光伏项目发电量造成影响。

  一、如何选择倾角

1倾角变化对发电量的影响

  光伏组件平铺时,倾角为;垂直地面时(如建筑物南立面),倾角为90°,光伏组件朝南安装,则安装倾角在0°~90°之间;朝北安装,则安装倾角在0°~-90°之间。

  在不同地区,倾角不同发电量肯定不同。除非受彩钢瓦屋面角度的影响,否则光伏组件一般不会采用朝北安装的方式。因此,仅讨论倾角0~90°时,倾角变化对发电量的影响。

  倾角变化对发电量的影响主要受纬度的影响,也受直射比的影响,但后者影响较小。因此,仅讨论不同纬度时,倾角变化对发电量的影响。总的来说,纬度越高,倾角变化对发电量的影响越大。

  

  1:纬度为40.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响

  

  图2:纬度为37.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响

  

  图3:纬度为32°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响

  

  图4:纬度为21.2°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响

  根据图1~4可以,在不同纬度下,平铺()和垂直(90°,南立面)时,倾斜面上辐射量与最佳倾角时的差值如下表。

  

  从图1~4和表1可以看出:

  1)纬度越低的地方,平铺时发电量损失越少;纬度越高的地方,垂直时发电量损失越少。

  2)不同角度时倾斜面上的辐射量与最大值时的差值,呈抛物线形状。即,差值非均匀分布,而是在最大值附近,差值很小;离最大值越远,差值会快速增大。因此,在最大值附近,辐射量差值非常小。

2发电量最大倾角附近

  下图为在最大值附近,不同倾角的辐射量差值。下图为上述4个地点,最大值附近,倾斜面上的辐射量与最大值时的差值。

  

图5:不同地点,最大值附近,倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

  从上图可以看出:

  无论在哪个地面,在最大值附近±5°,辐射量的差值在3‰以内

3最佳倾角的选择

  然而,对于项目场址面积有限、使用成本高、项目电价高的项目,业主希望尽量增加装机容量。

  增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量

  此时,就要做一个详细的测算,是增加装机容量、减少发电量划算,还是尽量多发电划算。

  以一个常规设计为例进行说明。假设混凝土屋顶、采用265W组件(尺寸为1.65×0.992m)竖向布置,则宽度为3.3m。

  采用不同纬度的3个点进行测算,随着阵列倾角的变化,倾斜面上的辐射量、装机容量变化如下表。

  

  从上述三个案例可以看出,在纬度较高地区,发电量最大的倾角附近,略微降低倾角,发电量会有小幅降低,但装机容量会较大增加;在纬度很低的地方,降低倾角,发电量降低,装机容量也会略微降低。

  在实际分布式项目中,

  如果业主希望发电量尽量大,则可以采用辐射量最大的倾角;

  如果业主希望增加装机容量,或者场址使用成本较贵,可以考虑适当降低阵列倾角。

  由于每个项目的电价、场址使用成本各异,具体提高发电量划算还是增加装机容量划算,在实际项目中要详细计算。

  二、方位角变化对发电量的影响

  目前,地面电站更多的是山地电站,山体朝向各异;另一方面,分布式光伏的大规模发展,屋顶项目的数量增加,屋面情况的复杂性、朝向各异。因此,目前光伏组件不朝南(方位角不为0)的情况越来越多。

  当方位角不为0时,对发电量影响有多大?本文选择了7个地点,对方位角从-90°~90°变化时(正东为90°,正西为-90°)发电量的变化进行分析,具体地点信息如下表所示。

  

  以最佳倾角时的发电量为基准,当方位角发生变化时,不同地区的发电量减少的比例如下面的图所示。

  

  

  

  

  

  

  

  从上面的7张图中可以看出,当方位角从-90°~90°变化时,发电量变化有如下特点:

  1)方位角朝东、朝西变化,对发电量的影响相同;

  2)发电量降低曲线为抛物线情况,即方位角由0逐渐变大时,发电量损失速度加快;

  3)在不同地区,发电量的变化差异很大。最大的影响在20%以上,最少的仅为4%

  4)方位角变化时,发电量损失与经度基本无关,与纬度相关性较大。纬度越高,损失越大;纬度越低,损失越少。

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