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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(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
我們在建設(shè)光伏電站時,正南方位角安裝已經(jīng)成為約定俗成的設(shè)計規(guī)則。但正南朝向是最優(yōu)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(shè)光伏電站時,正南方位角安裝已經(jīng)成為約定俗成的設(shè)計規(guī)則。但正南朝向是最優(yōu)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(fā)現(xiàn),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(shè)過程中,由于只考慮太陽直接輻射以及便于設(shè)計施工的因素,各設(shè)計院偏向于將方位角設(shè)定為正南方向。

國標(biāo)《GB50797-2012光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》中6.4.3指出:

光伏方陣采用固定式布置時,最佳傾角應(yīng)結(jié)合站址當(dāng)?shù)氐亩嗄暝缕骄椪斩取⒅鄙浞至枯椪斩取⑸⑸浞至枯椪斩取L(fēng)速、雨水、積雪等氣候條件進行設(shè)計,并宜符合下列要求:

1.對于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),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(fā)電系統(tǒng),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(fā)電站,可根據(jù)實際需要,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定光伏方陣的設(shè)計傾角和陣列行距。

7.2.2中指出:

地面光伏發(fā)電站的光伏方陣布置應(yīng)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(biāo)對方位角提出正南方向設(shè)計,但是前面限定詞語是“宜”,體現(xiàn)了在方位角和發(fā)電量之間的關(guān)系上,標(biāo)準編制專家也存在分歧。在這種情況下,方位角應(yīng)該如何選擇?筆者提供以下思路進行分析:

一、輻照數(shù)據(jù)

天合

由上表可看出,對于緯度越低地區(qū),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(qū),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(shù)革新加快,尤其是雙面發(fā)電組件的面世,地面輻射等非直接熱源對光伏發(fā)電的影響日益加深。

三、逆變器增效

逆變器有兩個重要技術(shù)參數(shù):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(wěn)定運行,啟動電壓>MPPT最低電壓。因此7:00就可以運行發(fā)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(fā)電時間為11.5小時。

如果將方位角設(shè)置為南偏西5°,在早晨7:30時,輻照強度已經(jīng)趨于穩(wěn)定,我們將逆變器啟動電壓降低一定數(shù)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(fā)電時間達到12小時。

由于日發(fā)電時間增加了半小時,每年新增發(fā)電量相當(dāng)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(yīng)增加。這時土地面積也會相應(yīng)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(guān)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(yīng)量足夠的前提下,可適當(dāng)調(diào)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(zé)任編輯:蔣桂云

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