太阳能支撑系统在太阳能板支撑中的应用优点远不止于简单的生产及安装。太阳能板还可以根据太阳光线及季节灵活移动。就像刚安装时一样,每个太阳能板的斜面都可以通过移动紧固件,调整斜面以适应光线的不同角度,通过再次紧固使太阳能板准确固定在的位置。
跟踪支架对于提高发电量的作用
1、跟踪支架对年发电量的影响
下图为2022年从某个支架厂家那里获得的、在不同地点、不同支架对发电量影响的一些实测数据
从上图可以看出,与佳倾角的固定式安装相比,水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%,倾斜5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%,双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。但不
同纬度下,各种运行方式的发电量提高率显然是不一样的。大致有几个规律:1)佳倾角固定式(以下简称“方式一”)在低纬度地区,由于佳倾角较小,所以发电量提高很
少(如在8°时,几乎是不变的);在高纬度地区,佳倾角大,发电量提高明显(如在50°时,提高了约25%)。2)平单轴跟踪式(以下简称“方式二”)这种运行方式跟踪了太阳
一天之内入射角的变化,其对发电量的提高率,在低纬度地区要明显优于高纬度地区。一般认为,这种运行方式更适合在纬度低于30°的地区使用,相对于“方式一”,可以
提高20%-30%的发电。当然在高纬度地区,相对“方式一”也能提高接近20%。3)斜单轴跟踪式(以下简称“方式三”)这种运行方式显然是结合了“方式一”和“方式二”的优
点。如同“方式一”不适合低纬度地区一样,这种运行方式在低纬度地区的表现并不比“方式二”好多少。因此,更适合高纬度地区。这种方式下,阵列两侧的支撑结构(支
架、转动轴)受力肯定是不一样的。由于高纬度地区的佳倾角较大,如果采用“佳倾角斜单轴”,则两侧受力不均衡就会很大。因此,工程中一般会采用一个较小的倾角
。4)双轴跟踪式(以下简称“方式四”)由于跟踪了太阳一天之内、一年之内的入射角的变化,这种方式对发电量的提高显然是高的。5)固定可调式(以下简称“方式五”)这
种运行方式是根据太阳一年之内入射角的变化调整支架倾角,从而实现发电量的提高。从去年开始比较流行,下文会着重说明。
低纬度地区
1)发电量的提升效果
纬度对跟踪式的发电量提高影响很大。低纬度地区,平单轴会有较好的效果;高纬度地区,平单轴效果不明显,需要斜单轴或双轴跟踪。
为了排除直射比的影响,从表2的15个样本数据中,抽取了6个样本,组成3组进行对比
纬度对跟踪效果的影响
注:斜单轴为佳倾角斜单轴,下同。
性价比分析
跟踪式确实能提高发电量,但同时也会增加项目投资、运维成本。与固定式相比,跟踪式的成本增加主要体现在三方面:
1)支架成本提高,
2)占地面积增加,
3)运维费用增加。
跟踪式安装方式的经济性分析
从上表可以看出,在上述假设条件下,1万kW的项目,采用平单轴跟踪式安装方式,每年会增加158万元的收入,如果初始成本(包含基础、支架、土地成本)增加低于1.55元/W
,则采用平单轴跟踪式相对划算;采用双轴跟踪式安装方式,每年会增加264万元的收入,如果初始成本增加低于2.59元/W,则采用平单轴跟踪式相对划算。如果项目所在地的
平均年满发小时数1200h,则上述标准可以适当增加;如果低于1200h,上述标准需适当降低。如下表所示。
表6:不同发电小时数情况下,跟踪式收益提高的折现值
由于跟踪式支架的价格一定。因此,在发电量高的地区,跟踪式的经济效益会更加明显。
在太阳能资源好、发电量高的地区,即年总辐射量高的地区,跟踪式支架的性价比会更高。
在风大的地区,跟踪式支架曾经发生过被吹翻的问题。下图为某领跑者项目,跟踪支架被大风掀翻的案例。
针对这一问题,在实践中可以采取灵活的设计方案!青海海南州特高压基地项目,黄河上游集团水电开发有限公司中标2.4GW,就采用了多种安装方式相结合的设计方案。
根据黄河水电之前实证基地的数据,光伏电站建成后,场区内风速、风向会发生明显变化,13m/s以上的风速将明显降低。根据风载分布的不同,对光伏电站的发电单元
进行了优化设计。