太阳能光伏支架设计方案面临的挑战,任何类型的太阳能光伏支架设计方案的组件装配部件,重要的特征之一是耐候性。
结构牢固可靠,能承受如大气侵蚀,风荷载和其它外部效应。安全可靠的安装,以小的安装成本达到大的使用效果,几乎免维护,可靠的维修,这些都是做选择方案时所需要考虑的重要因素。解决方案中应用了高耐磨材料以抵抗风力雪荷载和其它腐蚀作用。综合利用了铝合金阳极氧化,超厚热镀锌,不锈钢,抗UV老化等技术工艺来太阳能支架和太阳能跟踪的使用寿命.
光伏跟踪支架的类型
光伏电站支架的类型大致有五种:
1)佳倾角固定式(之前应用广泛);
2)平单轴跟踪式(目前应用广泛的跟踪支架);
3)斜单轴跟踪式;
4)双轴跟踪式;
5)固定可调式(应用量仅次于固定支架,也分多种形式)。
不同的运行方式,根本的区别就在于它们的发电量差异。当然,初始投资和运行维护成本也会有差别。
几种支架的现场图片如下。
说明:上图仅为个别项目的现场图片,实际项目应用中,每种类型支架都有多种形式。
以固定可调支架为例,实际应用中就有多种形式,如下图所示。
跟踪支架对日月发电量的影响
下图为甘肃武威某光伏电站、5月中旬的一天,各种运行方式一天之内各时刻发电量差异。
从上图可以看出:跟踪式(单轴、双轴)相对于固定式,提高了早晚的发电量;由于是春季的数据,所以中午的发电量,双轴与固定式相当,单轴。
从上文可以看出,跟踪式安装确实能提高发电量。然而,并不是所有的地方,跟踪式支架都能有很好的效果。那什么样的条件,适合采用跟踪式支架呢?
跟踪支架的适用条件
高“直射比”地区
在进行太阳能资源分析时,“直射比”是一个非常重要的参数。直射比= 水平面直接辐射:水平面直接辐射跟踪式支架,顾名思义,就是通过支架跟踪太阳光的入射角度,尽
量让太阳光垂直于光伏组件。只有直接辐射比例大的地方,跟踪才有意义。与直射比相关的另外一个参数就是“法向直接辐射”,简称DNI,即一直垂直于太阳能入射方向的
直接辐射。直射比大的地方,DNI也会相对偏大。下表为8个领跑者基地的直射比与DNI情况。表1:第二批领跑者8个基地的直射比与DNI情况
从上表可以看出,在直射比高的地区(包头、乌海、张家口),DNI数值水平面总辐射,采用双轴跟踪,发电量会有较高的提升;在直射比较低的地方(淮南、淮北、济宁),
双轴跟踪则效果不会很好。
下表为15个不同地点,采用双轴跟踪式安装方式,与采用佳倾角固定式相比,发电量提高比例的理论测算值。表2:不同地点双轴跟踪式比固定式发电量提高理论测算值
从图1可以看出,双轴跟踪式相对于固定式发电量的提高比例,与项目场址的直射比有较好的相关性,相关性系数达到0.96。因此,在决定项目是否采用跟踪式之前,一定要
关注项目场址的直射比。
上表3组数据中,每组的两个场址的直射比基本相同。从平单轴相对于固定式增加的发电量来看,低纬度点的增加比例明显高纬度点。从斜单轴相对于固定式增加的发电
量来看,基本与直射比成正比;但从斜单轴相对于平单轴的增加量(差值一栏),可明显看出,差值大,即斜单轴相对于平单轴的效果更好。综上所述,仅从发电量提高来看,
低纬度地区,适合用平单轴;高纬度地区,适合用斜单轴或双轴跟踪。
占地面积差异
以转换效率为16%的光伏组件为例,不同形式、不同纬度下,1万kW光伏方阵的占地面积如下表所示。
不同安装方式下,光伏方阵占地面积的理论测算值(单位:hm2/万kW)
从上表可以看出,在高纬度地区,采用平单轴跟踪的安装方式,占地面积略有增加;但采用斜单轴、双轴跟踪式,占地面积将大大增加。在北纬40°地区,斜单轴跟踪的占地
面积几乎为固定式的2倍。