光伏组件的安装角度包含以下两个角度,都会对光伏项目发电量造成影响。
倾角(高度角):光伏组件与水平地面之间的夹角; 方位角:光伏组件的朝向与正南方向的夹角。如何选择倾角?
在不同地区,倾角不同发电量肯定不同。
光伏组件平铺时倾角为0°,垂直地面时倾角为90°; 光伏组件朝南安装,则安装倾角在0°~90°之间; 朝北安装,则安装倾角在0°~-90°之间。鉴于光伏组件一般不会采用朝北安装的方式,我们仅需讨论倾角0~90°时,光伏组件倾角对发电量的影响。
光伏组件倾角变化对发电量的影响主要受纬度和直射比的影响,后者影响较小。纬度越高,倾角变化对发电量的影响越大。
图a:纬度为40.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响
图b:纬度为37.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响
图c:纬度为32°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响
图d:纬度为21.2°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响
图a~d可以看出,在不同纬度下,平铺和垂直时,倾斜面上辐射量与最佳倾角时的差值如下表所示。
从以上内容可以看出:
纬度越低的地方,平铺时发电量损失越少;纬度越高的地方,垂直时发电量损失越少; 不同角度时倾斜面上的辐射量与最大值时的差值,呈抛物线形状。也就是,差值非均匀分布,而是在最大值附近,差值很小;离最大值越远,差值会快速增大。因此,在最大值附近,辐射量差值非常小。最佳倾角的选择
不过,很多业主希望能够尽量增加装机容量,尤其对于项目场址面积有限、使用成本高、项目电价高的项目
增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量
需要做一个详细的测算,以一个常规设计为例进行说明:
假设混凝土屋顶、采用265W组件(尺寸为1.65×0.992m)竖向布置,则宽度为3.3m。采用不同纬度的3个点进行测算,随着阵列倾角的变化,倾斜面上的辐射量、装机容量变化如下表。
纬度为40.6度,不同倾角下的发电量、装机量差值
纬度为32度,不同倾角下的发电量、装机量差值
纬度为21.2度,不同倾角下的发电量、装机量差值
从以上三个案例可以得知:
在纬度较高的地方,发电量最大的倾角附近,略微降低倾角,发电量会有小幅降低,但装机容量会较大增加; 在纬度很低的地方,降低倾角,发电量降低,装机容量也会略微降低。在实际分布式项目中,如果业主希望发电量尽量大,可以采用辐射量最大的倾角;如果希望增加装机容量,或者场址使用成本较贵,可以考虑适当降低阵列倾角。
由于每个项目的电价、场址使用成本各异,具体提高发电量划算还是增加装机容量划算,在实际项目中要详细计算。
目前光伏组件不朝南(方位角不为0)的情况越来越多。
以最佳倾角时的发电量为基准,当方位角从-90°~90°变化时,发电量变化有如下特点:
方位角朝东、朝西变化,对发电量的影响相同; 发电量降低曲线为抛物线情况,即方位角由0逐渐变大时,发电量损失速度加快; 在不同地区,发电量的变化差异很大。最大的影响在20%以上,最少的仅为4%; 方位角变化时,发电量损失与经度基本无关,与纬度相关性较大。纬度越高,损失越大;纬度越低,损失越少。来源:太阳能光伏发电