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如何選擇光伏電站的最佳方位角?

2018-04-03 15:47:35 大云網  點擊量: 評論 (0)
我們在建設光伏電站時,正南方位角安裝已經成為約定俗成的設計規則。但正南朝向是最優解嗎?在討論時,我們先明確幾個名詞:氣溫、地面輻射...

我們在建設光伏電站時,正南方位角安裝已經成為約定俗成的設計規則。但正南朝向是最優解嗎?

天合

在討論時,我們先明確幾個名詞:氣溫、地面輻射、太陽輻射。具體如下圖:

天合

在日常生活中,我們比較直觀的感受是下午1點溫度最高,這是由于氣溫在下午一點時達到峰值。而通過上圖我們發現,太陽輻射(直射分量)則是正午12點達到峰值。但增加了地面輻射(散射分量)之后,大氣總輻射量最大值將偏向于下午1點。

而在光伏電站實際建設過程中,由于只考慮太陽直接輻射以及便于設計施工的因素,各設計院偏向于將方位角設定為正南方向。

國標《GB50797-2012光伏發電站設計規范》中6.4.3指出:

光伏方陣采用固定式布置時,最佳傾角應結合站址當地的多年月平均輻照度、直射分量輻照度、散射分量輻照度、風速、雨水、積雪等氣候條件進行設計,并宜符合下列要求:

1.對于并網光伏發電系統,傾角宜使光伏方陣的傾斜面上受到的全年輻照量最大。

2.對于獨立光伏發電系統,傾角宜使光伏方陣的最低輻照度月份傾斜面上受到較大的輻照量。

3.對于有特殊要求或土地成本較高的光伏發電站,可根據實際需要,經技術經濟比較后確定光伏方陣的設計傾角和陣列行距。

7.2.2中指出:

地面光伏發電站的光伏方陣布置應滿足下列要求:

固定式布置的光伏方陣、光伏組件安裝方位角宜采用正南方向。

雖然國標對方位角提出正南方向設計,但是前面限定詞語是“宜”,體現了在方位角和發電量之間的關系上,標準編制專家也存在分歧。在這種情況下,方位角應該如何選擇?筆者提供以下思路進行分析:

一、輻照數據

天合

由上表可看出,對于緯度越低地區,方位角南偏西5°時,最佳傾角下的輻照值影響越小。即使對于高緯度地區,南偏西5°造成的輻照值損失也可以忽略不計。

二、組件升級

隨著近幾年組件技術革新加快,尤其是雙面發電組件的面世,地面輻射等非直接熱源對光伏發電的影響日益加深。

三、逆變器增效

逆變器有兩個重要技術參數:啟動電壓和MPPT工作電壓范圍。前者保障逆變器正常啟機,后者控制逆變器停機。

為了保障逆變器能穩定運行,啟動電壓>MPPT最低電壓。因此7:00就可以運行發電的逆變器,由于啟動電壓的限制,要推遲到7:30才能啟動。停機時間是17:00。全天發電時間為11.5小時。

如果將方位角設置為南偏西5°,在早晨7:30時,輻照強度已經趨于穩定,我們將逆變器啟動電壓降低一定數值,甚至可使啟動電壓=MPPT最低電壓。這樣早晨依然7:30半啟機,而傍晚可推遲到17:30停機。全天發電時間達到12小時。

由于日發電時間增加了半小時,每年新增發電量相當可觀。

四、土地面積

如果方位角改為南偏西,則為了避免相互遮擋,組件前后間距相應增加。這時土地面積也會相應增加。

五、施工安裝

由于施工是靠GPS定位管樁位置,與方位角關系不大,因此施工安裝基本不受影響。

綜上,筆者認為在土地供應量足夠的前提下,可適當調整方位角南偏西5°,并降低逆變器啟動電壓,以便達到更高PR值。

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責任編輯:蔣桂云

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