降低光伏支架係統最佳安裝傾（qīng）角對發電（diàn）量影（yǐng）響的研究

    光伏發電係統是將太陽能轉化為電能的係統，對光伏發電係統進行設計時，需（xū）要進行以下工作（zuò）內容：首（shǒu）先根據市場主流技術分別進行光伏組件比選、逆變（biàn）器比選、光伏支架運行方式比選、光伏子方陣規模容量比選，從而得出主要設備的性能參數；再（zài）計算出組件的（de）最佳安裝傾角，方位角，串、並（bìng）聯數（shù）量，以及光伏陣列南北向相鄰前、後排（pái）組件之間的間距；最後給（gěi）出光伏陣列的布置方式等。當光伏發電係統的支架運行方式（shì）選擇固定太陽能（néng）板支架時，光伏組件的（de）最佳安裝（zhuāng）傾角一般（bān）是（shì）根（gēn）據光（guāng）伏發電係統所在地的經、緯度，太陽（yáng）輻射量，氣象資料，冬至日的（de）陰影遮擋時間等邊界條件計算得出。但由於一些地區光伏發電項目的用地麵積有限，按照正常的設計間距無法布置更（gèng）多的光伏組件容量，因此，為了增加光伏（fú）發（fā）電項目的組件（jiàn）容量，提高光伏發電係統的發電量，本（běn）文研究了當光伏組件采用（yòng）固定支架時，在保持項目（mù）總占地麵積不變、交流並網（wǎng）功率無要求、滿足項目投資（zī）內部收益率的情況下，通過降低光伏組件的最佳安裝傾角來增加（jiā）光伏陣列的直流容量的方式來提高光伏發電係統的發電量。

    1 計算光伏支架係統的最佳安裝傾角

    本文以某光伏發電係統為計算實例進行分析。該光伏發電係統所在地的地理坐標為37°08′N、140°09′E，海拔高程為（wéi）540 m，該地的太陽輻射資料如表1 所示。

    根據表1 的數據，通過Retscreen 軟件可（kě）計算出光伏組件接收的年太陽輻射量最大時所對應（yīng）的安裝傾角，計算時，安裝傾角建議（yì）從5°開始取值（zhí），直（zhí）到出現最（zuì）大輻射量值的安裝傾角，然後在此值的基礎上再選更大的幾個角度進行複核，最終得出（chū）傾斜麵輻射量（liàng）最大時對應的安裝傾角即為此光伏（fú）發（fā）電係統中光伏（fú）組件的最佳（jiā）安裝傾角。采用固定支架時，組件的不同安裝（zhuāng）傾角與傾斜麵接收的日均（jun1）太陽輻射量的關係如圖1 所示。

    由圖1 可知，當采（cǎi）用固定太（tài）陽（yáng）能板支架時，光伏組件的安裝傾角為32°時其傾斜麵接收的日均太陽輻射量最大[1]，則該角度下光伏組件傾斜麵接收（shōu）的年太陽輻射量也最大。因此，該光伏發電係統中組件的最佳安裝傾（qīng）角為32°。

    2 降低光伏組件最佳安裝傾角的實驗

    實驗計算以1 MW 光伏陣（zhèn）列的占地麵積、組件（jiàn）最（zuì）佳安裝傾角為32°作為基（jī）準。實驗中組件的安（ān）裝傾角範圍為10°～32°，以（yǐ）1°為（wéi）間隔，依次減小組件的安裝傾角進行測試（shì），當前、後排組件的陰影遮擋時間一致時，前排固定支架組件（jiàn）前沿（yán）到相（xiàng）鄰後（hòu）排固定支架組件前沿的距離( 下文簡稱“前到前（qián）間距”) 也相應（yīng）減小，此時（shí）1 MW 光伏陣（zhèn）列的占地麵積也會不同。表2 為組件安裝傾角、前到前間距、光伏陣列占地麵積（jī）與光伏發電係統首年發電量之間的關係情況。

     對表（biǎo）2 中的數據進行分析可知（zhī），當保持總（zǒng）占地麵積不變時，降低組件的最佳（jiā）安裝傾角，雖然組件傾斜麵接收的年太陽輻射量逐漸（jiàn）減少，但同樣占地（dì）麵積下實際可布置的光伏組件容量增大了，即光伏陣列的直流（liú）裝機容量增加了，增加比例為1%～50%，光伏發電係統的首年發電量提高了約10%～40%。

    由於年可利用小時數可以比發電量更直觀、更清晰地反映光伏發電係統的發電量情（qíng）況，所以一般采（cǎi）用年可利用小時數來描述光伏發電（diàn）係統的（de）年發電水平；而在經濟測算時（shí），則以逐年發（fā）電量來計算項目投資收益和內部收益率等（děng）動態經（jīng）濟指標。

    利用公式(1) 可將（jiāng）光伏發電係統的首年發電量換算（suàn）成年（nián）可利（lì）用小時數，換算後的具體（tǐ）數據如表3 所（suǒ）示。

    從表3中可以看出，當光伏支架的安裝傾角為10°時，光伏發電係統的首年發電量（liàng）最高，為19556萬kWh；而當組件的安裝傾角為32°這一最佳安裝傾角時，光伏發電係統（tǒng）的年（nián）可利用小時數最高，為1369h。

    因此，在交流並網功率無要求、經濟測算滿足項目投資內部收益率的前提下，為提高光（guāng）伏發電係統的年發電量，可適當（dāng）降低組（zǔ）件的最（zuì）佳安裝傾角。

    需要注意（yì）的（de）是（shì），太陽能（néng）板支架（jià）安裝傾（qīng）角（jiǎo）降（jiàng）低的程度需要根據項目的裝機容量要求和發電量增加量進行技術（shù）經（jīng）濟性比對後確定；還需要綜合考慮項目所在地（dì）的灰塵汙染情況（kuàng），以及光伏發電係統中光伏組件的清（qīng）掃頻率等因素。

    3 結論

    本文研究了在保持總（zǒng）占地麵積不變、交流並網（wǎng）功率無要求、滿足項目投資內部收益率的情況下，可以適當降低光伏支架係統的最佳安裝傾角，從而提高光（guāng）伏發電係統（tǒng）的年發電量。研究（jiū）結論表明，雖然組件的最佳安裝（zhuāng）傾角降低後，組件傾（qīng）斜麵接收的年太（tài）陽輻射量也隨之（zhī）減少，但在同樣占地麵積下，光伏陣（zhèn）列的直流裝機容量會隨之增（zēng）加，從而使光（guāng）伏發電係統的年發電量得到（dào）提高。