组件不以最佳倾角朝南装 会损失多少发电量?

随着分布式光伏的应用,组件不是最佳倾角、不朝南的情况越来越多。很多人问:朝西装的组件会比朝东装低多少?除了用屋顶,在南立面上安装发电量会少多少?先不说答案,先看一张图。图1:某地不同方向发电量示意以该图为例,假设某时间内朝南最佳倾角时发电量为100kWh则平铺(高度角为0°)只能发90kWh,朝东、
Admin     2018-7-4 10:23:21

  随着分布式光伏的应用,组件不是最佳倾角、不朝南的情况越来越多。很多人问:


  朝西装的组件会比朝东装低多少?


  除了用屋顶,在南立面上安装发电量会少多少?


  先不说答案,先看一张图。



  图1:某地不同方向发电量示意


  以该图为例,
  假设某时间内朝南最佳倾角时发电量为100kWh
  则平铺(高度角为0°)只能发90kWh,
  朝东、朝西(方位角为±90°)能发80kWh(朝东安装发电量并不会比朝西多)
  朝东南、西南(方位角为±45°)能发95kWh
  南立面(高度角为90°)能发70kWh
  ……
  但必须强调的是:该图的发电量差仅能代表某一特定安装地点的情况,并不是适合所有安装地点的!
  小科普
  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。
  那在别的地方是什么情况呢?
  举个与上图结果差异最大的例子。

  1倾角(高度角)变化对发电量的影响



  图2:广州不同高度角发电量变化示意


  从上图可以看出:


  最佳倾角(高度角=17°)时的发电量仅比平铺(高度角=0°)时高4%!


  最佳倾角(高度角=17°)时的发电量比南立面(高度角=90°)时高45%!


  这两个数值,都比图1中的数值(10%、30%)差异很大!


  2方位角变化对发电量的影响



  图3:广州不同方位角发电量变化示意


  从上图可以看出:


  朝东、朝西(方位角为±90°)时的发电量仅比朝南(方位角=0°)时高6.2%!
  这个数值也比图1中的数值(20%)差很多!
  可见,
  在不同地点,高度角、方位角的变化,对发电量影响差异很大!

  那到底是一个什么规律呢?


  一、倾角(高度角)对发电量的影响


  在不同地区,倾角不同发电量肯定不同。除非受彩钢瓦屋面角度的影响,否则光伏组件一般不会采用朝北安装的方式。因此,仅讨论倾角0~90°时,倾角变化对发电量的影响。

  倾角变化对发电量的影响主要受纬度的影响,也受直射比的影响,但后者影响较小。因此,仅讨论不同纬度时,倾角变化对发电量的影响。总的来说,纬度越高,倾角变化对发电量的影响越大。



  图1:纬度为40.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响



  图2:纬度为37.6°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响



  图3:纬度为32°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响



  图4:纬度为21.2°时,倾角0~90°变化时对发电量的影响


  根据图1~4可以,在不同纬度下,平铺(0°)和垂直(90°,南立面)时,倾斜面上辐射量与最佳倾角时的差值如下表。

  从图1~4和表1可以看出:



  1)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。


  2)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。即,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。


  2发电量最大倾角附近


  下图为在最大值附近,不同倾角的辐射量差值。下图为上述4个地点,最大值附近,倾斜面上的辐射量与最大值时的差值。



  图5:不同地点,最大值附近,倾斜面上的辐射量与最大值时的差值


  从上图可以看出:


  无论在哪个地面,在最大值附近±5°,辐射量的差值在3‰以内。


  3最佳倾角的选择


  然而,对于项目场址面积有限、使用成本高、项目电价高的项目,业主希望尽量增加装机容量。
  增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量
  此时,就要做一个详细的测算,是增加装机容量、减少发电量划算,还是尽量多发电划算。
  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。



  从上述三个案例可以看出,在纬度较高地区,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,则可以采用辐射量最大的倾角;


  如果业主希望增加装机容量,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。


  二、方位角变化对发电量的影响


  当方位角不为0时,对发电量影响有多大?本文选择了7个地点,对方位角从-90°~90°变化时(正东为90°,正西为-90°)发电量的变化进行分析,具体地点信息如下表所示。



  以最佳倾角时的发电量为基准,当方位角发生变化时,不同地区的发电量减少的比例如下面的图所示。



  从上面的7张图中可以看出,当方位角从-90°~90°变化时,发电量变化有如下特点:


  1)方位角朝东、朝西变化,对发电量的影响相同;


  2)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;


  3)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%。


  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:智汇光伏





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