山地光伏電站陣列方位角設(shè)計(jì)方法研究

何銀濤，黃華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西西安710119）

山地光伏電站陣列方位角設(shè)計(jì)方法研究

何銀濤，黃華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西西安710119）

總結(jié)了山地光伏電站陣列布置的一般原則，根據(jù)輻照量等級(jí)選擇了3個(gè)典型地點(diǎn)，以正西坡的山地地形為例，使用PVSYST軟件建模仿真，計(jì)算了不同坡度、不同方位角情況下光伏陣列的發(fā)電量情況，對(duì)比分析了上述幾種情況對(duì)發(fā)電量的影響，并提出了陣列方位角的選擇規(guī)律，以期為山地光伏電站固定支架陣列排布設(shè)計(jì)提供參考。

光伏陣列；方位角；PVSYST；發(fā)電量

由于西部地區(qū)棄光限電等問(wèn)題，光伏電站應(yīng)用向東部轉(zhuǎn)移。平坦的荒漠電站項(xiàng)目幾乎不復(fù)出現(xiàn)，取而代之的是各種復(fù)雜形式的光伏電站，比如山地光伏電站。山地光伏電站設(shè)計(jì)和施工時(shí)，往往會(huì)根據(jù)地形特點(diǎn)隨坡就勢(shì)布置光伏陣列，陣列面朝向正南，與地面保持最佳傾角，但與平坦地形布置光伏陣列相比，發(fā)電量較低。本文旨在提供山地項(xiàng)目固定支架陣列的方位角設(shè)計(jì)方案，在不影響投資成本的情況下，提高光伏陣列發(fā)電量。

1 山地光伏電站陣列布置的一般原則

當(dāng)場(chǎng)地在東西、南北向存在很小的坡度（3%以下）時(shí)，光伏方陣一般仍按照朝向正南、東西向水平布置，即方位角0°，傾角取最佳傾角。當(dāng)場(chǎng)地存在較大的物體，且為南北向坡時(shí)，有以下3種情況：①對(duì)于北坡，在北緯30°～40°地區(qū)，建議坡度不超過(guò)5°～10°，其他情況一般應(yīng)盡量避免布置光伏陣列。②南坡是有利坡形，可以減小陣列布置間距，增大單位面積的組件容量，組件應(yīng)按照朝向正南、東西向水平布置，即方位角0°，傾角取最佳傾角。但考慮到適用于山地項(xiàng)目施工的履帶式液壓打樁機(jī)打樁爬坡角度限值在25°～30°，因此，應(yīng)優(yōu)先考慮坡度小于限值的區(qū)域。③對(duì)于正東、正西、東南、西南坡向，除了考慮坡度小于25°～30°外，應(yīng)隨坡就勢(shì)布置，即方陣縱向與坡面平行的方式布置。

2 朝西、朝東坡向時(shí)陣列角度的優(yōu)化選擇

根據(jù)輻照量等級(jí)，選擇3個(gè)典型地點(diǎn)，針對(duì)每個(gè)地點(diǎn)使用PVSYST建模仿真，計(jì)算正西坡向下，固定支架陣列不同排布方式對(duì)應(yīng)的發(fā)電量情況。

2.1 施工的基本條件

施工的基本條件如表1所示。

表1 施工的基本條件

2.2 方位角優(yōu)化選擇原理及計(jì)算結(jié)果

以正西坡為例，坡度分別為10°、15°、20°、25°，針對(duì)每一個(gè)坡度，光伏陣列布置方位角分別為南偏東10°、南偏東20°、南偏東25°、南偏東30°、南偏東35°、南偏東40°、南偏東45°、南偏東50°，使用PVSYST建模仿真，計(jì)算每一個(gè)坡度和陣列布置方位角情況下，最大發(fā)電量及其對(duì)應(yīng)的傾角，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

圖1 地點(diǎn)一發(fā)電量計(jì)算結(jié)果

圖2 地點(diǎn)二發(fā)電量計(jì)算結(jié)果

圖3 地點(diǎn)三發(fā)電量計(jì)算結(jié)果

3 總結(jié)

從圖1、圖2、圖3可以看出，當(dāng)?shù)匦未嬖谡髌?，坡度為θ，需要隨坡就勢(shì)布置光伏陣列時(shí)，正南布置并非最優(yōu)的布置方式，而是南偏東一定角度α，且α≈θ+5°時(shí)，陣列發(fā)電量最優(yōu)；從圖4、圖5、圖6表中可以看出，南偏東一定角度布置時(shí)，發(fā)電量最大的傾角要小于正南布置時(shí)的傾角，且隨著南偏東角度增大，陣列傾角減小，傾角越小越有利于支架整體安全性；由于太陽(yáng)在水平面上輻照量曲線對(duì)稱，因此，正東坡向與正西坡向有類似規(guī)律，可參考本文選擇陣列方位角選擇。對(duì)于西南坡、東南坡，也可參考本文進(jìn)行陣列方位角的選擇。

圖4 地點(diǎn)一方位角與最佳傾角對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖5 地點(diǎn)二方位角與最佳傾角對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖6 地點(diǎn)三方位角與最佳傾角對(duì)應(yīng)關(guān)系

［1］蔣華慶，賀廣零，蘭云鵬.光伏電站設(shè)計(jì)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2014.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.009

2095－6835（2017）19－0009－02