山地光伏電站陣列方位角設計方法研究

何銀濤，黃華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西西安710119）

山地光伏電站陣列方位角設計方法研究

何銀濤，黃華，汪婷婷

（特變電工新疆新能源股份有限公司，陜西西安710119）

總結了山地光伏電站陣列布置的一般原則，根據輻照量等級選擇了3個典型地點，以正西坡的山地地形為例，使用PVSYST軟件建模仿真，計算了不同坡度、不同方位角情況下光伏陣列的發電量情況，對比分析了上述幾種情況對發電量的影響，并提出了陣列方位角的選擇規律，以期為山地光伏電站固定支架陣列排布設計提供參考。

光伏陣列；方位角；PVSYST；發電量

由于西部地區棄光限電等問題，光伏電站應用向東部轉移。平坦的荒漠電站項目幾乎不復出現，取而代之的是各種復雜形式的光伏電站，比如山地光伏電站。山地光伏電站設計和施工時，往往會根據地形特點隨坡就勢布置光伏陣列，陣列面朝向正南，與地面保持最佳傾角，但與平坦地形布置光伏陣列相比，發電量較低。本文旨在提供山地項目固定支架陣列的方位角設計方案，在不影響投資成本的情況下，提高光伏陣列發電量。

1 山地光伏電站陣列布置的一般原則

當場地在東西、南北向存在很小的坡度（3%以下）時，光伏方陣一般仍按照朝向正南、東西向水平布置，即方位角0°，傾角取最佳傾角。當場地存在較大的物體，且為南北向坡時，有以下3種情況：①對于北坡，在北緯30°～40°地區，建議坡度不超過5°～10°，其他情況一般應盡量避免布置光伏陣列。②南坡是有利坡形，可以減小陣列布置間距，增大單位面積的組件容量，組件應按照朝向正南、東西向水平布置，即方位角0°，傾角取最佳傾角。但考慮到適用于山地項目施工的履帶式液壓打樁機打樁爬坡角度限值在25°～30°，因此，應優先考慮坡度小于限值的區域。③對于正東、正西、東南、西南坡向，除了考慮坡度小于25°～30°外，應隨坡就勢布置，即方陣縱向與坡面平行的方式布置。

2 朝西、朝東坡向時陣列角度的優化選擇

根據輻照量等級，選擇3個典型地點，針對每個地點使用PVSYST建模仿真，計算正西坡向下，固定支架陣列不同排布方式對應的發電量情況。

2.1 施工的基本條件

施工的基本條件如表1所示。

表1 施工的基本條件

2.2 方位角優化選擇原理及計算結果

以正西坡為例，坡度分別為10°、15°、20°、25°，針對每一個坡度，光伏陣列布置方位角分別為南偏東10°、南偏東20°、南偏東25°、南偏東30°、南偏東35°、南偏東40°、南偏東45°、南偏東50°，使用PVSYST建模仿真，計算每一個坡度和陣列布置方位角情況下，最大發電量及其對應的傾角，計算結果如圖1所示。

圖1 地點一發電量計算結果

圖2 地點二發電量計算結果

圖3 地點三發電量計算結果

3 總結

從圖1、圖2、圖3可以看出，當地形存在正西坡，坡度為θ，需要隨坡就勢布置光伏陣列時，正南布置并非最優的布置方式，而是南偏東一定角度α，且α≈θ+5°時，陣列發電量最優；從圖4、圖5、圖6表中可以看出，南偏東一定角度布置時，發電量最大的傾角要小于正南布置時的傾角，且隨著南偏東角度增大，陣列傾角減小，傾角越小越有利于支架整體安全性；由于太陽在水平面上輻照量曲線對稱，因此，正東坡向與正西坡向有類似規律，可參考本文選擇陣列方位角選擇。對于西南坡、東南坡，也可參考本文進行陣列方位角的選擇。

圖4 地點一方位角與最佳傾角對應關系

圖5 地點二方位角與最佳傾角對應關系

圖6 地點三方位角與最佳傾角對應關系

［1］蔣華慶，賀廣零，蘭云鵬.光伏電站設計技術［M］.北京：中國電力出版社，2014.

〔編輯：張思楠〕

TM615

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.009

2095－6835（2017）19－0009－02