地面光伏電站大規(guī)模平斜單軸跟蹤支架形式應(yīng)用的研究

荀向陽

摘要：在大型的地面光伏電站中，光伏組件所能夠接受的太陽輻射能量和電站所占的土地面積都會(huì)受到各種形式的光伏支架所產(chǎn)生的影響。本文通過研究不同經(jīng)濟(jì)緯度、木用個(gè)有效地提高興代風(fēng)力發(fā)電廠的能源總量，其成本與可靠性如何制約風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的收益率問題進(jìn)行了系統(tǒng)性的對比與研究。追蹤支架能夠具備雙提尚光休電功及 b 業(yè)代中放的發(fā)電編號(hào)和投資收益推廣其應(yīng)用的重要性等關(guān)鍵問題，通過相互比較再進(jìn)行分析后，小傾角斜單軸追蹤支架有利于提高光伏電站的總發(fā)電量，提高投資總收益率，并向著未來創(chuàng)造出較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：光伏電站;追蹤支架;發(fā)電量;投資收益

在光伏電站中。首先，這些組件的支撐形態(tài)會(huì)對其所接受到的太陽輻射量產(chǎn)生影響。其次，會(huì)繼續(xù)影響光伏電站的功率和發(fā)電能力。其中，光伏電站建設(shè)使用地將受到各種形式的支架所影響。支架選擇不僅可以直接影響光伏電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還可以直接影響建設(shè)項(xiàng)目的用地指標(biāo)及其建設(shè)規(guī)模。本文通過對不同的支架類型形式的火力發(fā)電站在其占地面積、能耗及投資收益等方面的相關(guān)性進(jìn)行了比較和分析，討論了不同類型支架在火力發(fā)電站中的應(yīng)用和推廣遠(yuǎn)景。

1支架形式分類

目前大型光伏電站的太陽電池組件支架主要由下列四種支架共同組成，固定式支架的主要特點(diǎn)之一就是有一定的傾角，安裝偏角的最好選擇主要由以下幾種條件所決定，如地理位置、全年太陽輻射的分布、直接輻射與散射輻射的比例及特定場地環(huán)境條件等。最佳安裝傾角的確定需要使用專門的系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件對其進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)，它所對應(yīng)的傾角必須是該系統(tǒng)在當(dāng)年全部發(fā)電量最高時(shí)的。

就一般情況來說，采用追蹤式支架的光伏電站因?yàn)槠渌牡恼嫉孛娣e與其他的相比較大，支架的優(yōu)點(diǎn)之處就是因?yàn)槠浣ㄖ靸r(jià)高，運(yùn)行和維修費(fèi)用成本高，追溯式支架的設(shè)計(jì)性價(jià)比也不是一定高，在實(shí)際應(yīng)用中工作的情況中就要求我們必須針對這部分具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目做出更加有針對性、分析和進(jìn)行對比，在所有支架設(shè)計(jì)方案中挑選出一個(gè)優(yōu)化最佳的支架設(shè)計(jì)。在國內(nèi)電價(jià)政策和社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)和推動(dòng)下，只有一些數(shù)量較少的幾家光伏電站選擇了平單軸追蹤和斜單軸追溯支架，另外，這種雙軸追溯支架也已經(jīng)得到了較大規(guī)模的研究和示范使用。

2占地面積比較

當(dāng)光伏發(fā)電廠的經(jīng)緯度值基本相等時(shí)，固定傾角跟蹤支架的土地面積也應(yīng)該是最小，平單軸跟蹤支架的土地占地面積與偏大﹐斜單軸跟蹤支架所需要占用的土地面積相較為偏大，并且土地占有率隨著傾角增大慢慢提高;但是當(dāng)各種支架結(jié)構(gòu)的形式都相同時(shí)，等容量光伏電站總體的占地面積就會(huì)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)緯度的不斷提高而逐步增加并且變大，最大甚至要達(dá)到原來的兩倍;就斜單軸追蹤支架來說，，等容量光伏電站的占地面積會(huì)因?yàn)閮A角的變大而逐步變大，優(yōu)點(diǎn)之一就是對土地的利用率最高，建設(shè)項(xiàng)目用地指標(biāo)最優(yōu)，與小型傾角式單軸追蹤和微型單軸追蹤相比，光伏電站的占地面積提高幅度不大，建設(shè)用地指標(biāo)也比較好。光伏發(fā)電站在選擇時(shí)主要考慮以上四個(gè)因素。考慮到在高緯度區(qū)域，如果采取了一種大角度、高傾斜的單軸追溯支架，光伏電站將使其占地面積可以增加幾倍。本技術(shù)方案盡量采取不可能少。通過采用軸承來追蹤支架，接收到的太陽輻射有較大的增益，如果增益大于變化范圍，其傾角將越小。

3發(fā)電量增益分析

對于光伏電站來說，發(fā)電量主要是由太陽輻射來決定的。由于陣列屏蔽、線損、溫度等因素的影響，太陽輻射與發(fā)電之間的增益比并不是完全一致的。

4投資收益分析

由前面的一些理論研究分析結(jié)果我們可得，若要更加大幅度地提高光伏電站的利用率，提高光伏電站在市場上的投資和收益之比，可以考慮使用追蹤式支架，并且這種支架具有良好的市場應(yīng)用前景，目前已經(jīng)造成了追蹤式支架尚未能夠大規(guī)模推廣，包括追蹤式支架在行業(yè)中成本的增加、可靠性及其在運(yùn)維過程中的成本三個(gè)重要原因。由圖表所知，實(shí)際發(fā)電量遠(yuǎn)低于理論預(yù)測發(fā)電量，這主要是由于水平單軸跟蹤支架的穩(wěn)定性不足。在經(jīng)濟(jì)分析中應(yīng)考慮跟蹤支架的失效率，并應(yīng)注意跟蹤支架的可靠性，與對應(yīng)的理論發(fā)電量相比，采用跟蹤支架的光伏電站的發(fā)電量應(yīng)相差4個(gè)百分點(diǎn)。

通過這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行對比和分析，根據(jù)其結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，采用固定支架方式的光伏電站和平傾角式單軸追蹤支架的投資收益率也是完全相同，投資收益率在增加幅度上提高較大的主要就是斜單軸追蹤支架，小傾角式斜單軸追蹤支架的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它們在風(fēng)險(xiǎn)上具有穩(wěn)定和可靠的特點(diǎn)，但是它們所消耗的土地面積很低，其中我們重點(diǎn)關(guān)注和考察的就是較大的市場應(yīng)用潛力。

5結(jié)論

為了顯著地提高大型光伏電站的風(fēng)力和發(fā)電能力，追蹤式支架雖然是一個(gè)很好的選擇，但由于追蹤式支架在使用中的成本、安全性、可靠性和占地面積上有所增加，其實(shí)用價(jià)值也會(huì)得到很大降低。水平單軸追溯式支架在成本上比較低的情況下減少了一些，低緯度地區(qū)的光伏發(fā)電廠在太陽能發(fā)電方面的效果也更明顯。雖然該項(xiàng)目的占地面積比上年增加不多，但由于它的可靠性和穩(wěn)定能力較差等因素，一般而言，很難能夠在一定程度上提升該電站投資回報(bào)率，推廣和應(yīng)用的根本原則就是要提高電站的可靠性和穩(wěn)定能力;而且成本較稍高的就是采用了小傾角式單軸追溯支架。雖然建筑規(guī)模和建筑面積上年增長較少，但其發(fā)電量相對較高。單軸跟蹤支架與運(yùn)行維護(hù)成本以及安全性、可靠性同等重要，這在一定程度上大大提高了電站的投資回報(bào)。

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