山地光伏电站阵列方位角设计方法研究

2017-10-10何银涛黄华汪婷婷

科技与创新 2017年19期

关键词：方位角发电量坡度

何银涛，黄华，汪婷婷

（特变电工新疆新能源股份有限公司，陕西西安710119）

山地光伏电站阵列方位角设计方法研究

何银涛，黄华，汪婷婷

（特变电工新疆新能源股份有限公司，陕西西安710119）

总结了山地光伏电站阵列布置的一般原则，根据辐照量等级选择了3个典型地点，以正西坡的山地地形为例，使用PVSYST软件建模仿真，计算了不同坡度、不同方位角情况下光伏阵列的发电量情况，对比分析了上述几种情况对发电量的影响，并提出了阵列方位角的选择规律，以期为山地光伏电站固定支架阵列排布设计提供参考。

光伏阵列；方位角；PVSYST；发电量

由于西部地区弃光限电等问题，光伏电站应用向东部转移。平坦的荒漠电站项目几乎不复出现，取而代之的是各种复杂形式的光伏电站，比如山地光伏电站。山地光伏电站设计和施工时，往往会根据地形特点随坡就势布置光伏阵列，阵列面朝向正南，与地面保持最佳倾角，但与平坦地形布置光伏阵列相比，发电量较低。本文旨在提供山地项目固定支架阵列的方位角设计方案，在不影响投资成本的情况下，提高光伏阵列发电量。

1 山地光伏电站阵列布置的一般原则

当场地在东西、南北向存在很小的坡度（3%以下）时，光伏方阵一般仍按照朝向正南、东西向水平布置，即方位角0°，倾角取最佳倾角。当场地存在较大的物体，且为南北向坡时，有以下3种情况：①对于北坡，在北纬30°～40°地区，建议坡度不超过5°～10°，其他情况一般应尽量避免布置光伏阵列。②南坡是有利坡形，可以减小阵列布置间距，增大单位面积的组件容量，组件应按照朝向正南、东西向水平布置，即方位角0°，倾角取最佳倾角。但考虑到适用于山地项目施工的履带式液压打桩机打桩爬坡角度限值在25°～30°，因此，应优先考虑坡度小于限值的区域。③对于正东、正西、东南、西南坡向，除了考虑坡度小于25°～30°外，应随坡就势布置，即方阵纵向与坡面平行的方式布置。

2 朝西、朝东坡向时阵列角度的优化选择

根据辐照量等级，选择3个典型地点，针对每个地点使用PVSYST建模仿真，计算正西坡向下，固定支架阵列不同排布方式对应的发电量情况。

2.1 施工的基本条件

施工的基本条件如表1所示。

表1 施工的基本条件

2.2 方位角优化选择原理及计算结果

以正西坡为例，坡度分别为10°、15°、20°、25°，针对每一个坡度，光伏阵列布置方位角分别为南偏东10°、南偏东20°、南偏东25°、南偏东30°、南偏东35°、南偏东40°、南偏东45°、南偏东50°，使用PVSYST建模仿真，计算每一个坡度和阵列布置方位角情况下，最大发电量及其对应的倾角，计算结果如图1所示。

图1 地点一发电量计算结果

图2 地点二发电量计算结果

图3 地点三发电量计算结果

3 总结

从图1、图2、图3可以看出，当地形存在正西坡，坡度为θ，需要随坡就势布置光伏阵列时，正南布置并非最优的布置方式，而是南偏东一定角度α，且α≈θ+5°时，阵列发电量最优；从图4、图5、图6表中可以看出，南偏东一定角度布置时，发电量最大的倾角要小于正南布置时的倾角，且随着南偏东角度增大，阵列倾角减小，倾角越小越有利于支架整体安全性；由于太阳在水平面上辐照量曲线对称，因此，正东坡向与正西坡向有类似规律，可参考本文选择阵列方位角选择。对于西南坡、东南坡，也可参考本文进行阵列方位角的选择。