不同布板方式下發(fā)電量與輻射類型的關(guān)系分析

林慶城，張傳名，張濤

（九州能源有限公司，廣州510700）

1 引言

目前，在工商業(yè)用戶屋面采用的光伏組件支架形式，主要有塑料支架、雙板橫/縱向支架、純檁條支架、彩鋼瓦夾具支架等多種形式。其建設(shè)施工成本不同、運(yùn)行維護(hù)成本不同、對(duì)陰影和高溫的抵抗作用不同、面積利用率不同甚至對(duì)總輻射的有效轉(zhuǎn)化能力也不盡相同[1]。本文主要研究純檁條支架與雙板橫向支架兩種不同布板方式在四月到九月期間的發(fā)電量與不同輻射類型的關(guān)系。

2 實(shí)驗(yàn)方案描述

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)每15min 記錄一次取值，主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流向如下：

①逆變器MPPT->逆變器通訊板->數(shù)據(jù)采集器->九州光伏云平臺(tái)。

②環(huán)境監(jiān)測傳感器->環(huán)境監(jiān)測儀->數(shù)據(jù)采集器->九州光伏云平臺(tái)。

涉及的實(shí)驗(yàn)儀器配置：

①三晶SuntrioPlus33K 逆變器3 臺(tái)，額定輸出功率30kW。

②錦州陽光PC-2-T2 氣象儀1 臺(tái)，配有14°傾角總輻射計(jì)、水平總輻射計(jì)、空氣溫度計(jì)、組件溫度計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向計(jì)、濕度氣壓計(jì)，標(biāo)稱誤差小于5%。

③九州云平臺(tái)和配套采集器一套，平均無故障時(shí)間＞10000h。

④無錫尚德電力STP280-20/Wfw 高效多晶組件72 片，標(biāo)稱公差±5W。

實(shí)驗(yàn)布置方案：

①將純檁條支架（水平）上的48塊STP280-20/Wfw 組件，分兩路組串接入第一臺(tái)SuntrioPlus33K 型逆變器的1 號(hào)MPPT。

②將雙板橫向支架（最佳傾角，14°）上的48塊STP280-20/Wfw 組件，分兩路組串接入第二臺(tái)SuntrioPlus33K 型逆變器的1 號(hào)MPPT[2]。

③氣象儀布置在樓梯間無陰影遮擋處。

④通訊異常、跳閘、逆變器故障數(shù)據(jù)不取。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

①在對(duì)上述兩個(gè)類型光伏支架每kW 裝機(jī)容量每日發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算，其公式為：分日統(tǒng)計(jì)不同支架對(duì)應(yīng)組串所屬M(fèi)PPT 每15min 取值的直流電壓(V)×支架對(duì)應(yīng)組串所屬M(fèi)PPT每15min 取值的直流電流(A)/4000/組串裝機(jī)容量（kW）。越接近夏至，水平布板的發(fā)電優(yōu)勢越明顯且整體波動(dòng)正相關(guān)度高。

第一，4～9月總體數(shù)據(jù)上，水平布板，每kW 裝機(jī)容量發(fā)電總量相較最佳傾角布板高3.38%。

第二，將數(shù)據(jù)分為4.1～5.31，6.1～7.31，8.1～9.29 三個(gè)期間，平均太陽高度角分別為81.4°、88.87°、75.05°。

期間 4.1～5.31 6.1～7.31 8.1～9.29水平布板發(fā)電量優(yōu)勢 2.9%7.2%1.33%

第三，將數(shù)據(jù)分為4.1～4.30，5.1～5.31，6.1～6.30，7.1～7.31，8.1～8.31，9.1～9.29 三個(gè)期間，平均太陽高度角分別為76.87°、85.97°、89.83°、87.93°、80.38°、69.72°。

期間 4.1～4.30 5.1～5.31 6.1～6.30 7.1～7.31 8.1～8.31 9.1～9.29水平布板發(fā)電優(yōu)勢 0.8%4.5%7.3%7.2%4.1%-1.2%

②進(jìn)一步地展開數(shù)據(jù)，加入總輻射量和直射輻射含量的影響因素。

同時(shí)考慮水平/最佳傾角總輻射量，及各傾角組件相對(duì)其傾角的輻射轉(zhuǎn)化能力。

4月至9月，太陽高度角從72°升高至90°最終降至68°，水平面總輻射逐漸明顯低于最佳傾角總輻射。輻射量單位為kW·h/m2，由環(huán)境監(jiān)測儀每15min 得到的水平或最佳傾角瞬時(shí)輻射強(qiáng)度/4/1000 得到推測的當(dāng)日的總輻射水平。

可得出4月至9月，太陽高度角逐漸降低，水平面總輻射逐漸明顯低于最佳傾角總輻射。其單位為kW·h/kW，由支架對(duì)應(yīng)組串所屬M(fèi)PPT 每15min 取值的直流電壓(V) ×支架對(duì)應(yīng)組串所屬M(fèi)PPT 每15min 取值的直流電流(A)/4000/環(huán)境監(jiān)測儀每15min 得到的水平或最佳傾角瞬時(shí)輻射強(qiáng)度/4/1000 得到相應(yīng)的輻射轉(zhuǎn)化效率。

輻射轉(zhuǎn)化效率與總輻射相關(guān)度較高，且呈負(fù)相關(guān)，輻射轉(zhuǎn)化效率與輻射類型為正相關(guān)，但影響幅度不大。

可以得出，輻射類型對(duì)兩類角度布板均有輕微影響，但影響均不如總輻射量明顯。

③再進(jìn)一步地展開數(shù)據(jù)，加入溫度的影響因素。

考量發(fā)電效率與兩組參數(shù)的關(guān)系：

第一，最高溫度、最低溫度、平均溫度（氣溫）；

第二，最高溫度、最低溫度、平均溫度（組件）。

通過分析可得出4月至9月，最高氣溫先升后降，最佳傾角組件溫度隨太陽高度角降低而升高。氣溫和組件溫度逐漸上升，在輻射強(qiáng)烈的時(shí)間點(diǎn)，最佳傾角組件溫度升高較氣溫明顯。組件高度在輻射強(qiáng)烈，組件溫度快速升高的情況下，對(duì)發(fā)電效率有較明顯的負(fù)向增益。

4 結(jié)語

在清洗得當(dāng)?shù)那闆r下，以廣州市黃埔區(qū)的氣象條件，輻射構(gòu)成類型對(duì)兩類布板角度的組件不產(chǎn)生明顯的發(fā)電效率影響。