不同類型跟蹤系統的光伏電站發電量對比分析

劉佳尉　黃華　薛濤

摘 要：對采用固定支架、平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤、雙軸跟蹤系統的光伏電站的發電量進行了仿真計算和實驗測量。在給定的條件下，利用仿真軟件對新疆哈密地區采用以上4種類型支架系統的光伏發電站進行了方案設計和仿真計算，對發電量進行了對比分析。在新疆哈密地區搭建了容量相等的采用4種類型支架的光伏發電實驗電站，對電站運行一年的數據進行了整理和分析，實驗結果與仿真計算結果趨勢一致。

關鍵詞：光伏電站；跟蹤系統；仿真計算；實驗測量

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.106

隨著國內光伏發電站的大量建設，光伏發電的度電成本成為了行業內關注的焦點。不同類型的光伏發電站通常使用歸一化的度電成本來對其經濟性進行比較，其定義為：歸一化度電成本=壽命期成本/壽命期發電量（元/kW·h）。由此可見，在成本不變的情況下，增加發電量可以有效降低度電成本，提高經濟收益。采用跟蹤系統的光伏發電技術能有效提高光伏發電站對輻照量的利用率，從而達到提高光伏發電站的發電量、降低度電成本的目的。目前，主要的跟蹤系統形式有平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤。本文對這3種支架類型的光伏發電站發電量進行了仿真計算，并與采用固定支架的發電量進行了對比分析。

1 仿真計算

本文使用PVsyst光伏發電系統仿真設計軟件對采用固定支架、平單軸跟蹤系統、斜單軸跟蹤系統和雙軸跟蹤系統的光伏發電站發電量進行仿真分析，并對不同形式光伏發電站的發電量計算結果進行了對比。

1.1 仿真條件

在進行仿真計算時，將項目地址選擇在太陽能資源豐富的新疆哈密地區。哈密位于北緯42.82°，東經93.52°，根據Meternorm 6.1數據庫中的信息，該地區水平面上的總輻照量如表1所示。

固定支架方陣的角度根據軟件計算的最佳傾角選擇為43°，平單軸的跟蹤范圍設置為常規的-45°～45°，斜單軸根據目前常見的廠家參數，將南北向斜單軸傾角設置為20°，跟蹤范圍與平單軸相同，雙軸支架傾角設置為0°～80°，跟蹤范圍設置為-180°～180°。

為了便于分析，在仿真時將4種類型光伏電站的容量均設置為1 MW，核心設備分別選用305 W的多晶硅組件及500 kW的集中式逆變器。每18個組件為一串，固定支架方陣一個支架上雙排安裝兩個組串，平單軸及斜單軸每個支架安裝一個組串，雙軸每個支架安裝兩個組串。

1.2 平面布置

按照18個組件一串，共184串的配置對光伏發電元總平面進行布置，并建立陰影遮擋模型。在進行陰影遮擋分析建模時，將4種類型發電單元的陰影遮擋損失控制在同一水平，由此得到不同類型發電單元的間距情況如表2所示。

1.3 計算結果

對仿真計算得到的固定支架、平單軸、斜單軸和雙軸相對于平面總輻射量而言，其入射面的輻射量分別都有了一定程度的提高，具體情況如表3所示。

2 實驗測量

在哈密地區建立了針對固定支架系統、平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤系統四種類型發電系統的實驗平臺，每種類型的光伏陣列容量均為39.2 kW。對該實驗平臺上4種陣列1年的運行數據進行了整理分析，得到的發電量變化情況如圖2所示。

3 結束語

對比圖1與圖2可知，4種不同類型支架光伏陣列發電量的仿真結果與實驗結果的變化趨勢一致，使用跟蹤系統的光伏陣列均在5月份達到發電量的峰值。

對單位裝機容量的發電量情況進行對比可以發現，仿真結果比實驗測量結果偏大。這可能是兩方面的原因引起的：①在仿真計算陰影遮擋模型建立時，所取得的遮擋率較低，遠遠大于國家標準規范的要求；②仿真過程中對灰塵遮擋的影響無法進行準確描述，實際項目中因灰塵遮擋而導致的電量損失情況要比仿真給定的數值大。在下一步的研究中，將對這些影響因素作進一步分析。

參考文獻

[1]王斯成.高收益要考技術創新，好質量有賴精細設計[J].太陽能，2015（06）.

〔編輯：張思楠〕