不同類型跟蹤系統(tǒng)的光伏電站發(fā)電量對比分析

劉佳尉　黃華　薛濤

摘 要：對采用固定支架、平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤、雙軸跟蹤系統(tǒng)的光伏電站的發(fā)電量進行了仿真計算和實驗測量。在給定的條件下，利用仿真軟件對新疆哈密地區(qū)采用以上4種類型支架系統(tǒng)的光伏發(fā)電站進行了方案設計和仿真計算，對發(fā)電量進行了對比分析。在新疆哈密地區(qū)搭建了容量相等的采用4種類型支架的光伏發(fā)電實驗電站，對電站運行一年的數(shù)據(jù)進行了整理和分析，實驗結果與仿真計算結果趨勢一致。

關鍵詞：光伏電站；跟蹤系統(tǒng)；仿真計算；實驗測量

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.106

隨著國內(nèi)光伏發(fā)電站的大量建設，光伏發(fā)電的度電成本成為了行業(yè)內(nèi)關注的焦點。不同類型的光伏發(fā)電站通常使用歸一化的度電成本來對其經(jīng)濟性進行比較，其定義為：歸一化度電成本=壽命期成本/壽命期發(fā)電量（元/kW·h）。由此可見，在成本不變的情況下，增加發(fā)電量可以有效降低度電成本，提高經(jīng)濟收益。采用跟蹤系統(tǒng)的光伏發(fā)電技術能有效提高光伏發(fā)電站對輻照量的利用率，從而達到提高光伏發(fā)電站的發(fā)電量、降低度電成本的目的。目前，主要的跟蹤系統(tǒng)形式有平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤。本文對這3種支架類型的光伏發(fā)電站發(fā)電量進行了仿真計算，并與采用固定支架的發(fā)電量進行了對比分析。

1 仿真計算

本文使用PVsyst光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真設計軟件對采用固定支架、平單軸跟蹤系統(tǒng)、斜單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)的光伏發(fā)電站發(fā)電量進行仿真分析，并對不同形式光伏發(fā)電站的發(fā)電量計算結果進行了對比。

1.1 仿真條件

在進行仿真計算時，將項目地址選擇在太陽能資源豐富的新疆哈密地區(qū)。哈密位于北緯42.82°，東經(jīng)93.52°，根據(jù)Meternorm 6.1數(shù)據(jù)庫中的信息，該地區(qū)水平面上的總輻照量如表1所示。

固定支架方陣的角度根據(jù)軟件計算的最佳傾角選擇為43°，平單軸的跟蹤范圍設置為常規(guī)的-45°～45°，斜單軸根據(jù)目前常見的廠家參數(shù)，將南北向斜單軸傾角設置為20°，跟蹤范圍與平單軸相同，雙軸支架傾角設置為0°～80°，跟蹤范圍設置為-180°～180°。

為了便于分析，在仿真時將4種類型光伏電站的容量均設置為1 MW，核心設備分別選用305 W的多晶硅組件及500 kW的集中式逆變器。每18個組件為一串，固定支架方陣一個支架上雙排安裝兩個組串，平單軸及斜單軸每個支架安裝一個組串，雙軸每個支架安裝兩個組串。

1.2 平面布置

按照18個組件一串，共184串的配置對光伏發(fā)電元總平面進行布置，并建立陰影遮擋模型。在進行陰影遮擋分析建模時，將4種類型發(fā)電單元的陰影遮擋損失控制在同一水平，由此得到不同類型發(fā)電單元的間距情況如表2所示。

1.3 計算結果

對仿真計算得到的固定支架、平單軸、斜單軸和雙軸相對于平面總輻射量而言，其入射面的輻射量分別都有了一定程度的提高，具體情況如表3所示。

2 實驗測量

在哈密地區(qū)建立了針對固定支架系統(tǒng)、平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤系統(tǒng)四種類型發(fā)電系統(tǒng)的實驗平臺，每種類型的光伏陣列容量均為39.2 kW。對該實驗平臺上4種陣列1年的運行數(shù)據(jù)進行了整理分析，得到的發(fā)電量變化情況如圖2所示。

3 結束語

對比圖1與圖2可知，4種不同類型支架光伏陣列發(fā)電量的仿真結果與實驗結果的變化趨勢一致，使用跟蹤系統(tǒng)的光伏陣列均在5月份達到發(fā)電量的峰值。

對單位裝機容量的發(fā)電量情況進行對比可以發(fā)現(xiàn)，仿真結果比實驗測量結果偏大。這可能是兩方面的原因引起的：①在仿真計算陰影遮擋模型建立時，所取得的遮擋率較低，遠遠大于國家標準規(guī)范的要求；②仿真過程中對灰塵遮擋的影響無法進行準確描述，實際項目中因灰塵遮擋而導致的電量損失情況要比仿真給定的數(shù)值大。在下一步的研究中，將對這些影響因素作進一步分析。

參考文獻

[1]王斯成.高收益要考技術創(chuàng)新，好質(zhì)量有賴精細設計[J].太陽能，2015（06）.

〔編輯：張思楠〕