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从图1 和图2 中可以看出,“斜单轴跟踪+双面光伏组件”方案的发电量,除1 月、11 月、12 月略低于“最佳固定倾角+ 双面光伏组件”方案外,其他月份显著较高,呈现冬季较低而夏季较高的趋势,这与太阳辐射的季节性特点相符。
夏季,太阳的高度角较小,采用“斜单轴跟踪+双面光伏组件”的形式可以获得较好的匹配,所以发电量提高比例较大;而冬季,太阳的高度角较大,此时南北方向倾角12°的跟踪支架与双面光伏组件的匹配效果会差很多,因此获得的发电量提高比例较小,甚至在有些月份会低于最佳固定倾角的安装方式。但从全年来看,在综合考虑支架成本后发现,“斜单轴跟踪+ 双面光伏组件”是性价比较高的一种方案。该方案全年的发电量理论上比“最佳固定倾角+ 双面光伏组件”方案提高约15%,是值得期待的。
2 实证方案
以位于日照条件良好的哈密柳树泉某光伏电站为例进行实地验证。组件采用隆基PERC 高效双面单晶硅光伏组件,双面因子为0.767,功率为355 W;支架分别采用南北方向倾角12°、东西方向倾角采用天文跟踪方式的斜单轴跟踪形式,以及40°最佳固定倾角形式;各个阵列分别单独接入8 kW 的华为逆变器。该电站从2018年3 月13 日开始运行,数据采集至6 月13 日,共3 个月。
3 实证结果及分析
图4 为3 个月内装机容量均为51.12 kW 的斜单轴跟踪阵列与最佳固定倾角阵列的理论发电量及实测发电量对比。
从图4 可以看出,在3 月13 日~6 月13 日的实测时间段内,最佳固定倾角阵列的理论发电量与实测发电量较为吻合,这主要是由于水平面太阳辐射强度取20 年的平均值,同时固定支架形式受可变因素影响较小。而斜单轴跟踪阵列的实测发电量则明显比理论值低约5%,这是由于跟踪支架的跟踪曲线无法与天文跟踪方式完全匹配,导致实测发电量会较大幅度的低于理论发电量。
图5 为3 个月内斜单轴跟踪阵列比最佳固定倾角阵列的理论发电量提高的比例及二者实测发电量提高的比例情况。
从图5 中可以看出,整体来看,理论值与实测值在误差范围内,较为符合。在实测的3 个月内,斜单轴跟踪阵列发电量可获得约18%的提高,全年预计会有约15% 的提高。
4 结论
本文对采用“最佳固定倾角+ 双面光伏组件”与“斜单轴跟踪+ 双面光伏组件”的方案进行了理论分析,并在哈密地区进行了3 个月的光伏电站实证,实证结果与理论分析较为吻合。采用斜单轴跟踪方式可以获得较大发电量的提升,而斜单轴跟踪作为单轴跟踪的主要形式之一,可以较好地反映单轴跟踪的特性;再加上单轴跟踪支架的成本相对较低,可靠性较好,对整体光伏发电系统来讲,其可以有效地提高光伏电站的性价比;同时,单轴跟踪支架还有较大的优化提升空间,是值得探索的促进平价上网的光伏集成技术。
西安隆基清洁能源有限公司
■肖志刚邬林勇 李栋 李志栋 罗黎英 陈晨
来源:《太阳能》杂志2019 年第12 期( 总第308 期)P35-38
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