光伏手動可調支架的應用分析

嚴一立 王良 李春陽 羅易

摘 要：發電量的提升是光伏電站最重要的指標，為了得到太陽光的最大輻照量，導入一款手動可調支架，根據不同的季節，將光伏組件的角度調整為最佳季節傾角，通過與常規固定支架對比可知，手動可調支架年發電增益比例為5.41%，手動可調支架成本10個月即可收回，故可批量投入該類手動可以支架。

關鍵詞：固定支架；可調支架；發電量增益

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A

0 引言

光伏支架是太陽能光伏應用中的最重要配件之一，光伏支架的初始作用是作為支撐系統保障光伏組件能承受30年的光照，但太陽能支撐系統在太陽能板支撐中的應用優點遠不止于簡單的生產及安裝。太陽能板還可以根據太陽光線及季節靈活移動。就像剛安裝時一樣，每個太陽能板的斜面都可以通過移動緊固件，調整斜面以適應光線的不同角度，通過再次緊固使太陽能板準確固定在指定的位置。實際應用中光伏支架又可分為固定式和跟蹤式，根據固定方式的不同，又可以分為水泥基礎和鋼管埋地；根據跟蹤方式的不同，跟蹤系統又分為單軸、雙軸以及組合式等跟蹤方式，不同的跟蹤支架對光伏組件的發電量提升程度不同，本文重點分析手段可調支架在實際的項目地上對發電量的提升以及與固定支架對比后的收益率情況。

1 可調支架基本原理和特點

1.1 基本原理

為了獲得最大的太陽輻射量，以月份為單位對光伏陣列的安裝傾角進行調節，使得在同一地區不同的季節光伏組件的傾角度為最佳傾角。

理論依據：太陽入射與光伏組件表面成垂直時，組件的發電量最大，而太陽的垂直照射位置是隨時間變化的，春分、秋分時陽光直射赤道，冬至、夏至時陽光直射南北回歸線。

1.2 主要特點

采用力矩平衡原理簡化切換調節功能，使得調節和安裝都極為便利，且性能可靠；光伏組件采用橫向排布方式，可減少局部遮擋對發電量的影響， 全年能獲得更多的發電量；基礎結構簡便， 每排支架僅有 3 根單立柱基礎樁， 基礎費用低于固定支架，與其他同類產品相比具有更好的性價比。

2 可調支架的應用方案

2.1 項目方案背景

本文選擇山西大同某項目地，其中3MW選取某司的手動可調支架作為實驗組，手動可調支架采用 1.954m×0.99m×0.045m 的標準型光伏組件，組串方案為每串 18 塊，每排有一串光伏組件，排布方式為3 排（ 6 列）橫向布置，單排陣列面寬度 2.99m。光伏陣列基礎擬采用鉆孔灌注樁， 樁徑擬為 0.3m， 樁頂離地高度 1.2 m，每排光伏陣列有 3 根樁， 每個發電單元 576 根樁， 3MW 光伏陣列共有 1728 根基礎樁。 基礎樁東向向間距為 4 m， 每排光伏陣列前后排間距為 9.5 m。2MW選取常規的固定支架作為對比組，實驗組與對比組臨近（相互無遮擋）。

2.2 支架的角度調節

該可調支架固定傾角手動調節范圍為 0°～ 70°，調節檔位主要有 2 擋和 3 檔兩種。 2 擋每年調節 2 次（即上半年最佳傾角和下半年最佳傾角）； 3 檔每年調節 4 次（即夏季最佳傾角、春秋季最佳傾角和冬季最佳傾角）。 本項目地采用的方案為3 檔調節， 調節角度值為夏季 15°、 春秋季 37°、 冬季 58°； 對比組的固定傾角為通過PVSYST計算的最佳傾角。

3 數據分析與結論

3.1 發電量數據分析

發電量數據以大同2017年1月開始，選取固定支架總容量2.131MWP為對比數據，手動可調支架總容量2.113MWP為實驗數據，所有數據歸一化處理后結果見表1。

由表1可知，在相同項目地，手動可調支架全年發電量相對比較穩定，項目初期支架調整角度已經固定為1年調4次，共分3擋設置，春（秋）、夏、冬3擋；設計傾角為15°、37°和58°；其中春天和秋天為37°，夏天15°，冬天為58°；調整日期為2月20日左右調至春季檔、5月20日左右調至夏季檔、8月20日左右調至秋季檔、11月20日左右調至冬季檔。從提升的比例看，手動可調支架較固定支架發電量提升比例全年為5.41%（達到預期）。且項目運行1年無運維記錄，設備運行穩定。

3.2 支架投資回收期分析

暫只計算跟蹤支架多投資的金額回收期情況（占地面積和后期運維等暫不考慮），見表2。

從以上數據分析，可以得知，手動可調支架在大同地區的發電量增益為5，41%，每1MW 容量的項目跟蹤支架多投資的回收期11個月即可收回。

3.3 結論

（1） 相同區域的手動可調支架與固定支架比較，發電量增益5.41%，多投資1MW的支架金額預計10個月即可回收。

（2）手動可調支架運行穩定，發電量穩定。

（3）故可導入手動可調支架用于提升發電量。

參考文獻

[1]中國電機工程學會繼電保護專業委員會.繼電保護原理及控制技術的研究與探討[M].北京：中國水利水電出版社，2014.

[2]鞠振河.光伏電站中可調支架系統經濟技術分方向 [J].可再生能源，2012（6）：103-106.

[3]鄧霞， 鄒新， 王峰.光伏陣列可調支架的技術研究[C].中國光伏大會暨展覽會，2010.