我們在建設(shè)光伏電站時，正南方位角安裝已經(jīng)成為約定俗成的設(shè)計規(guī)則。但正南朝向是最優(yōu)解嗎?


在討論時，我們先明確幾個名詞：氣溫、地面輻射、太陽輻射。具體如下圖：


在日常生活中，我們比較直觀的感受是下午1點溫度最高，這是由于氣溫在下午一點時達(dá)到峰值。而通過上圖我們發(fā)現(xiàn)，太陽輻射(直射分量)則是正午12點達(dá)到峰值。但增加了地面輻射(散射分量)之后，大氣總輻射量最大值將偏向于下午1點。

而在光伏電站實際建設(shè)過程中，由于只考慮太陽直接輻射以及便于設(shè)計施工的因素，各設(shè)計院偏向于將方位角設(shè)定為正南方向。

國標(biāo)《GB 50797-2012 光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》中6.4.3指出：

光伏方陣采用固定式布置時，最佳傾角應(yīng)結(jié)合站址當(dāng)?shù)氐亩嗄暝缕骄椪斩取⒅鄙浞至枯椪斩?、散射分量輻照度、風(fēng)速、雨水、積雪等氣候條件進(jìn)行設(shè)計，并宜符合下列要求：

1. 對于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的傾斜面上受到的全年輻照量最大。

2. 對于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的最低輻照度月份傾斜面上受到較大的輻照量。

3. 對于有特殊要求或土地成本較高的光伏發(fā)電站，可根據(jù)實際需要，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定光伏方陣的設(shè)計傾角和陣列行距。

7.2.2中指出：

地面光伏發(fā)電站的光伏方陣布置應(yīng)滿足下列要求：

固定式布置的光伏方陣、光伏組件安裝方位角宜采用正南方向。

雖然國標(biāo)對方位角提出正南方向設(shè)計，但是前面限定詞語是“宜”，體現(xiàn)了在方位角和發(fā)電量之間的關(guān)系上，標(biāo)準(zhǔn)編制專家也存在分歧。在這種情況下，方位角應(yīng)該如何選擇?筆者提供以下思路進(jìn)行分析：

一、輻照數(shù)據(jù)


由上表可看出，對于緯度越低地區(qū)，方位角南偏西5°時，最佳傾角下的輻照值影響越小。即使對于高緯度地區(qū)，南偏西5°造成的輻照值損失也可以忽略不計。

二、組件升級

隨著近幾年組件技術(shù)革新加快，尤其是雙面發(fā)電組件的面世，地面輻射等非直接熱源對光伏發(fā)電的影響日益加深。

三、逆變器增效

逆變器有兩個重要技術(shù)參數(shù)：啟動電壓和MPPT工作電壓范圍。前者保障逆變器正常啟機，后者控制逆變器停機。

為了保障逆變器能穩(wěn)定運行，啟動電壓>MPPT最低電壓。因此7:00就可以運行發(fā)電的逆變器，由于啟動電壓的限制，要推遲到7:30才能啟動。停機時間是17:00。全天發(fā)電時間為11.5小時。

如果將方位角設(shè)置為南偏西5°，在早晨7:30時，輻照強度已經(jīng)趨于穩(wěn)定，我們將逆變器啟動電壓降低一定數(shù)值，甚至可使啟動電壓=MPPT最低電壓。這樣早晨依然7:30半啟機，而傍晚可推遲到17:30停機。全天發(fā)電時間達(dá)到12小時。

由于日發(fā)電時間增加了半小時，每年新增發(fā)電量相當(dāng)可觀。

四、土地面積

如果方位角改為南偏西，則為了避免相互遮擋，組件前后間距相應(yīng)增加。這時土地面積也會相應(yīng)增加。

五、施工安裝

由于施工是靠GPS定位管樁位置，與方位角關(guān)系不大，因此施工安裝基本不受影響。

綜上，筆者認(rèn)為在土地供應(yīng)量足夠的前提下，可適當(dāng)調(diào)整方位角南偏西5°，并降低逆變器啟動電壓，以便達(dá)到更高PR值。