光伏手動可調(diào)支架的應(yīng)用分析

嚴(yán)一立 王良 李春陽 羅易

摘 要：發(fā)電量的提升是光伏電站最重要的指標(biāo)，為了得到太陽光的最大輻照量，導(dǎo)入一款手動可調(diào)支架，根據(jù)不同的季節(jié)，將光伏組件的角度調(diào)整為最佳季節(jié)傾角，通過與常規(guī)固定支架對比可知，手動可調(diào)支架年發(fā)電增益比例為5.41%，手動可調(diào)支架成本10個月即可收回，故可批量投入該類手動可以支架。

關(guān)鍵詞：固定支架；可調(diào)支架；發(fā)電量增益

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

光伏支架是太陽能光伏應(yīng)用中的最重要配件之一，光伏支架的初始作用是作為支撐系統(tǒng)保障光伏組件能承受30年的光照，但太陽能支撐系統(tǒng)在太陽能板支撐中的應(yīng)用優(yōu)點遠(yuǎn)不止于簡單的生產(chǎn)及安裝。太陽能板還可以根據(jù)太陽光線及季節(jié)靈活移動。就像剛安裝時一樣，每個太陽能板的斜面都可以通過移動緊固件，調(diào)整斜面以適應(yīng)光線的不同角度，通過再次緊固使太陽能板準(zhǔn)確固定在指定的位置。實際應(yīng)用中光伏支架又可分為固定式和跟蹤式，根據(jù)固定方式的不同，又可以分為水泥基礎(chǔ)和鋼管埋地；根據(jù)跟蹤方式的不同，跟蹤系統(tǒng)又分為單軸、雙軸以及組合式等跟蹤方式，不同的跟蹤支架對光伏組件的發(fā)電量提升程度不同，本文重點分析手段可調(diào)支架在實際的項目地上對發(fā)電量的提升以及與固定支架對比后的收益率情況。

1 可調(diào)支架基本原理和特點

1.1 基本原理

為了獲得最大的太陽輻射量，以月份為單位對光伏陣列的安裝傾角進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得在同一地區(qū)不同的季節(jié)光伏組件的傾角度為最佳傾角。

理論依據(jù)：太陽入射與光伏組件表面成垂直時，組件的發(fā)電量最大，而太陽的垂直照射位置是隨時間變化的，春分、秋分時陽光直射赤道，冬至、夏至?xí)r陽光直射南北回歸線。

1.2 主要特點

采用力矩平衡原理簡化切換調(diào)節(jié)功能，使得調(diào)節(jié)和安裝都極為便利，且性能可靠；光伏組件采用橫向排布方式，可減少局部遮擋對發(fā)電量的影響， 全年能獲得更多的發(fā)電量；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡便， 每排支架僅有 3 根單立柱基礎(chǔ)樁， 基礎(chǔ)費用低于固定支架，與其他同類產(chǎn)品相比具有更好的性價比。

2 可調(diào)支架的應(yīng)用方案

2.1 項目方案背景

本文選擇山西大同某項目地，其中3MW選取某司的手動可調(diào)支架作為實驗組，手動可調(diào)支架采用 1.954m×0.99m×0.045m 的標(biāo)準(zhǔn)型光伏組件，組串方案為每串 18 塊，每排有一串光伏組件，排布方式為3 排（ 6 列）橫向布置，單排陣列面寬度 2.99m。光伏陣列基礎(chǔ)擬采用鉆孔灌注樁， 樁徑擬為 0.3m， 樁頂離地高度 1.2 m，每排光伏陣列有 3 根樁， 每個發(fā)電單元 576 根樁， 3MW 光伏陣列共有 1728 根基礎(chǔ)樁。 基礎(chǔ)樁東向向間距為 4 m， 每排光伏陣列前后排間距為 9.5 m。2MW選取常規(guī)的固定支架作為對比組，實驗組與對比組臨近（相互無遮擋）。

2.2 支架的角度調(diào)節(jié)

該可調(diào)支架固定傾角手動調(diào)節(jié)范圍為 0°～ 70°，調(diào)節(jié)檔位主要有 2 擋和 3 檔兩種。 2 擋每年調(diào)節(jié) 2 次（即上半年最佳傾角和下半年最佳傾角）； 3 檔每年調(diào)節(jié) 4 次（即夏季最佳傾角、春秋季最佳傾角和冬季最佳傾角）。 本項目地采用的方案為3 檔調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)角度值為夏季 15°、 春秋季 37°、 冬季 58°； 對比組的固定傾角為通過PVSYST計算的最佳傾角。

3 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

3.1 發(fā)電量數(shù)據(jù)分析

發(fā)電量數(shù)據(jù)以大同2017年1月開始，選取固定支架總?cè)萘?.131MWP為對比數(shù)據(jù)，手動可調(diào)支架總?cè)萘?.113MWP為實驗數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)歸一化處理后結(jié)果見表1。

由表1可知，在相同項目地，手動可調(diào)支架全年發(fā)電量相對比較穩(wěn)定，項目初期支架調(diào)整角度已經(jīng)固定為1年調(diào)4次，共分3擋設(shè)置，春（秋）、夏、冬3擋；設(shè)計傾角為15°、37°和58°；其中春天和秋天為37°，夏天15°，冬天為58°；調(diào)整日期為2月20日左右調(diào)至春季檔、5月20日左右調(diào)至夏季檔、8月20日左右調(diào)至秋季檔、11月20日左右調(diào)至冬季檔。從提升的比例看，手動可調(diào)支架較固定支架發(fā)電量提升比例全年為5.41%（達(dá)到預(yù)期）。且項目運行1年無運維記錄，設(shè)備運行穩(wěn)定。

3.2 支架投資回收期分析

暫只計算跟蹤支架多投資的金額回收期情況（占地面積和后期運維等暫不考慮），見表2。

從以上數(shù)據(jù)分析，可以得知，手動可調(diào)支架在大同地區(qū)的發(fā)電量增益為5，41%，每1MW 容量的項目跟蹤支架多投資的回收期11個月即可收回。

3.3 結(jié)論

（1） 相同區(qū)域的手動可調(diào)支架與固定支架比較，發(fā)電量增益5.41%，多投資1MW的支架金額預(yù)計10個月即可回收。

（2）手動可調(diào)支架運行穩(wěn)定，發(fā)電量穩(wěn)定。

（3）故可導(dǎo)入手動可調(diào)支架用于提升發(fā)電量。

參考文獻(xiàn)

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