“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

一、前言

“什么是最佳倾角?”

在我刚从事光伏电站设计时,我会毫不犹豫的回答,当然是全年发电量最多的倾角时最佳倾角!然而,随着接触项目的增加,特别是接触的分布式项目增加后,我却不敢轻易说“最佳倾角”的概念了。

地面电站的边界条件、要求基本相同,标准简单、统一;而分布式项目的屋顶却各不相同,业主的个性化需求明显,设计师也要为其量身定做“最佳倾角”。

二、对发电量特别关注的业主

发电量直接决定了项目的经济效益,往往是业主关注的第一要素。对于大部分项目而言,发电量最大的倾角就是“最佳倾角”。

对于追求发电量最大的这类项目,我们要用专业软件对不同角度的发电量进行测算。本文选择了不同纬度的4个点,说明倾角对发电量的影响,如下图。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

图1:倾角为0~90°时,不同纬度倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

从图1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。

下图为在最大值附近,不同倾角的辐射量差值。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

图2 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,在最大值附近±5°,辐射量的差值在3‰以内。因此,带来的发电量差异小。

三、对装机量特别关注的业主

对于屋顶面积有限、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。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

从表2~4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。

在纬度较高(表2中的点)和纬度较低(表3中的点)的地方选择两个点,进行发电量和装机量的比较,如下表所示。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

从上表可以看出,当安装角度由最佳倾角降低3度,两个地方的发电量均降低千分之一以内,但装机量却增加3%和5.5%,增加明显。

在实际分布式项目中,如果业主希望增加装机容量,或者房屋租金较贵,可以考虑适当降低阵列倾角。由于每个项目的电价、房屋租金各异,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。

因此,对于追求装机容量的业主,“最佳倾角”可能是一个在发电量最大的基础上略微调低的角度。

四、对功率输出特性特别关注的业主

在某些自发自用项目中,

有的业主夏季用电量大,夏季发电量高可以提高自发自用比例;

有的业主冬季用电量大,冬季发电量高可以提高自发自用比例;

而有的业主则追求各月的发电量的均匀、稳定。

通过调整方阵倾角,可以在一定程度上满足业主的个性化需求。

在纬度较高的地区,当倾角不同时,倾斜面上辐射量在各个月份的月总辐射量变化如下图。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

图3 纬度为40.6°时,不同倾角时,倾斜面上的月总辐射量

从上图可以看出,当倾角大时,冬季发电量较大;当倾角小时,夏季发电量较大;倾角对倾斜面上月总辐射量的变化影响十分明显。

而在低纬度地区,倾角的变化对倾斜面上月总辐射量的变化影响则不显著,如下图。

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

图4 纬度为21.2时,不同倾角时,倾斜面上的月总辐射量

“光伏发电量”or“装机量”,关注点不同最佳倾角不同

从表5、6可以看出:

采用发电量最大时的倾角,各月总辐射量的相对标准偏差最小,即不同月份的总辐射量相差最小,各月的发电量输出稳定性较好。

因此,对于夏季用电量大的用户,较小的角度是“最佳倾角”;对于冬季用电量大的用户,较大的角度是“最佳倾角”;对于追求全年各月输出稳定的用户,则发电量最大的角度才是“最佳倾角”。

在纬度较高的地方(40.6°)固定可调支架能明显提高发电量,使用能获得较好的经济效益;

在低纬度的地方(21.2°),使用固定可调支架对发电量提高不明显,使用的意义不大。

五、小结

对于追求发电量的用户,倾斜面上辐射量最大的角度是“最佳倾角”;

对于追求装机量的用户,倾斜面上辐射量最大时略微调低的角度是“最佳倾角”;

对于夏季用电量大的用户,较小的角度是“最佳倾角”;

对于冬季用电量大的用户,较大的角度是“最佳倾角”;

对于追求全年各月输出稳定的用户,则发电量最大的角度才是“最佳倾角”。
 
来自: 智汇光伏

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