本文簡述了太陽能電池方陣安裝要點與分布光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的關系，論述了太陽能電池方陣在水泥平面屋頂?shù)陌惭b方法及定期維護，分析了太陽能電池方陣維護的難點。

太陽能電池方陣安裝要點

█ 太陽能電池方陣安裝的方位角

太陽能電池方陣的方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角(向東偏設定為負角度，向西偏設定為正角度)。一般在北半球，方陣朝向正南時(即方陣垂直面與正南的夾角為0°)，太陽能電池發(fā)電量是最大的。在偏離正南(北半球)30°度時，方陣的發(fā)電量將減少約10%～15%;在偏離正南(北半球)60°時，方陣的發(fā)電量將減少約20%～30%。但是，在晴朗的夏天，太陽輻射能量的最大時刻是在中午稍后，因此方陣的方位稍微向西偏一些時，在午后時刻可獲得最大發(fā)電功率。

在不同的季節(jié)，各個方位的日輻射量峰值產(chǎn)生時刻是不一樣的。太陽能電池方陣的方位稍微向東或西偏一些都有獲得發(fā)電量最大的時候。方陣設置場所受到許多條件的制約，如果要將方位角調(diào)整到在一天中負載的峰值時刻與發(fā)電峰值時刻一致時，可參考下述的公式。

方位角=(一天中負載的峰值時刻(24小時制)-12)×15+(經(jīng)度-116)

█ 太陽能電池方陣安裝的傾斜角

太陽能電池方陣通常是面向赤道放置，相對地平面有一定傾角，即太陽能電池方陣平面與水平地面的夾角。對于全年負載均勻的固定式太陽能電池方陣，如果設計斜面的輻射量小，意味著需要更多的太陽能電池來保證向用戶供電;如果各個月份太陽能電池方陣面接收到的太陽輻射量差別很大，意味著需要大量的蓄電池來保證太陽輻射量低的月份的用電供應。這些都會提高整個系統(tǒng)的成本。因此，確定太陽能電池方陣的最優(yōu)傾角是風光互補發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

設計中希望得到太陽能電池方陣在一年平均發(fā)電量最大時的最佳傾斜角度，而一年中的最佳傾斜角與當?shù)氐牡乩砭暥扔嘘P，當緯度較高時，相應的傾斜角也大。但是，和方位角一樣，在設計中也要考慮積雪滑落的傾斜角(斜率大于50%～60%)等方面的限制條件。

對于積雪滑落的傾斜角，即使在積雪期發(fā)電量少而年總發(fā)電量也存在增加的情況，對于正南(方位角為0°度)，傾斜角從水平(傾斜角為0°度)開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時，其日輻射量不斷增加直到最大值，然后再增加傾斜角其日輻射量不斷減少。特別是在傾斜角大于50°～60°以后，日輻射量急劇下降，直至到最后的垂直放置時，發(fā)電量下降到最小。對于方位角不為0°的情況，斜面日輻射量的值普遍偏低，最大日輻射量的值是在與水平面接近的傾斜角度附近。

對于太陽能電池方陣傾角的選擇應結合以下要求進行綜合考慮：

1)連續(xù)性。一年中太陽輻射總量大體上是連續(xù)變化的，多數(shù)是單調(diào)升降，個別也有少量起伏，但一般不會大起大落。

2)均勻性。選擇傾角，最好使方陣表面上全年接收到的日平均輻射量比較均勻，以免夏天接收輻射量過大，造成浪費;而冬天接受到的輻射量太小，造成蓄電池過放以至損壞，降低系統(tǒng)壽命，影響系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。

3)極大性。選擇傾角時，不但要使太陽能電池方陣表面上輻射量最弱的月份獲得最大的輻射量，同時還要兼顧全年日平均輻射量不能太小。

同時，對特定的情況要作具體分析。如有些特殊的負載(灌溉用水泵、制冷機等，)夏天消耗功率多，太陽能電池方陣傾角的取值應使太陽能電池方陣夏日接收輻射量相對冬天要多才合適。可用一種較近似的方法來確定太陽能電池方陣傾角。一般在我國南方地區(qū)，太陽能電池方陣傾角可取比當?shù)鼐暥仍黾?0°～15°;在北方地區(qū)傾角可比當?shù)鼐暥仍黾?°～10°，緯度較大時，增加的角度可小一些。在青藏高原，傾角不宜過大，可大致等于當?shù)鼐暥取Ｍ瑫r，為了太陽能電池方陣支架的設計和安裝方便，方陣傾角常取成整數(shù)。

以上所述為方位角、傾斜角與發(fā)電量之間的關系，對于具體設計，某一個太陽能電池方陣的方位角和傾斜角還應綜合地進一步同實際情況結合起來考慮。對于固定式光伏系統(tǒng)，一旦安裝完成，太陽能電池方陣傾角和太陽能電池方陣的方位角就無法改變。而安裝了跟蹤裝置的光伏系統(tǒng)，太陽能電池方陣可以隨著太陽的運行而跟蹤移動，使太陽能電池一直朝向太陽，增加了太陽能電池方陣接受的太陽輻射量。但是目前在光伏系統(tǒng)中使用跟蹤裝置的相對較少，因為跟蹤裝置比較復雜，初始成本和維護成本較高，安裝跟蹤裝置獲得額外的太陽能輻射產(chǎn)生的效益無法抵消安裝該系統(tǒng)所需要的成本。

█ 陰影對太陽能電池方陣的影響

一般情況下，在計算太陽能電池發(fā)電量時，是在太陽能電池方陣面完全沒有陰影的前提下得到的。因此，如果太陽能電池不能被日光直接照到時，那么只有散射光用來發(fā)電，此時的發(fā)電量比無陰影時要減少約10%～20%。

針對這種情況，要對理論計算值進行校正。通常，在太陽能電池方陣周圍有建筑物及山峰等物體時，太陽出來后，建筑物及山的周圍會存在陰影，因此在選擇安裝太陽能電池方陣的地點時應盡量避開陰影。如果實在無法躲開，也應從太陽能電池的接線方法上進行解決，使陰影對發(fā)電量的影響降低到最低程度。另外，如果太陽能電池方陣是前后放置時，后面的太陽能電池方陣與前面的太陽能電池方陣之間距離接近后，前邊太陽能電池方陣的陰影會對后邊太陽能電池方陣的發(fā)電量產(chǎn)生影響。

當緯度較高時，太陽能電池方陣之間的距離應加大，相應地設置場所的面積也會增加。對于有防積雪措施的方陣來說，其傾斜角度大，因此使太陽能電池方陣的高度增大，為避免陰影的影響，相應地也會使太陽能電池方陣之間的距離加大。通常在排布太陽能電池方陣時，應分別選取每一個太陽能電池方陣的構造尺寸，將其高度調(diào)整到合適值，從而利用其高度差使太陽能電池方陣之間的距離調(diào)整到最小。具體的太陽能電池方陣設計，在合理確定方位角與傾斜角的同時，還應進行全面的考慮，才能使太陽能電池方陣達到最佳狀態(tài)。

太陽能電池方陣安裝

太陽能電池方陣支架用于支撐太陽能電池方陣，太陽能電池方陣的結構設計要保證太陽能電池方陣與支架的連接牢固可靠，并能很方便地更換太陽能電池方陣。支架以及其他所需各類物資(如螺栓等)應該由耐用、防銹蝕、抗紫外線的材料制成，太陽能電池方陣及支架必須能夠抵抗120km/h的風力而不被損壞。

在太陽能電池方陣支架的安裝時，所有方陣的緊固件必須有足夠的強度，以便將太陽能電池方陣可靠地固定在支架上。太陽能電池方陣可以安裝在屋頂上，但支架必須與建筑物的主體結構相連接，而不能連接在屋頂材料上。對于地面安裝的太陽能電池方陣，太陽能電池方陣與地面之間的最小間距要在0.3m以上。立柱的底部必須牢固地連接在基礎上，以便能夠承受太陽能電池方陣的重量并能承受設計風速。

在太陽能電池方陣支架結構設計中，一個需要非常重視的問題就是抗風設計。依據(jù)太陽能電池方陣廠家的技術參數(shù)資料，太陽能電池方陣可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風系數(shù)選定為27m/s(相當于十級臺風)，根據(jù)非粘性流體力學，太陽能電池方陣承受的風壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至于損壞的。所以，設計中關鍵要考慮的是太陽能電池方陣支架設計、基礎設計和支架與基礎的連接設計。太陽能電池方陣支架與基礎的連接設計應使用螺栓桿固定連接方式。

組件安裝結構要經(jīng)得住風雪等環(huán)境應力，安裝孔要保證安裝調(diào)整方便，并要承受一定的機械應力，使用正確的安裝結構材料可以使得組件框架、安裝結構和材料的腐蝕減至最小。太陽能電池方陣工作時其安裝方向應保證最大限度地接收日光照射，考慮了一天內(nèi)陽光入射方向的變化和一年內(nèi)冬季和夏季太陽距地平線高度的不同。在一般情況下組件應朝赤道方向傾斜安裝，即北半球組件受光面應朝向南方，南半球組件受光面應朝向北方。一般情況下其組件與地面的夾角應參照當?shù)鼐暥?plusmn;(5°～10°)。

太陽能電池方陣在屋頂安裝時檢查使用的建筑規(guī)范，確保組件所需安裝的建筑及其結構(屋頂、外觀里面、承重 等)具有足夠的承重力。安裝組件時，應確保組件被安裝在防火屋頂，且屋頂傾斜角度小于 5in/ft， 以保證其防火等級，并要確保它被安全固定并且不會因為強風或大雪破壞。在屋頂安裝時，安裝固定組件時所需要穿透的屋頂應該適當密封，以防屋漏。

在水泥平面屋頂安裝太陽能電池方陣的支架可分為兩部分，一是支架的底座部分，二是支架部分。支架的底座是由標號為C30的混泥土澆筑而成，支架的底座(水泥墩)排布如圖1所示。當圍墻過高或者地面有障礙物(避雷帶，線管，橋架)的時候可用帶抬高腳的支架，屋面開