几种常见光伏支架类型及安装方式分析

常景电力

光伏电站的运行方式大致有五种: 最佳倾角固定式(目前应用最广泛); 平单轴跟踪式; 斜单轴跟踪式; 双轴跟踪式; 固定可调式。 不同的运行方式,最根本的区别就在于它们的发电量差异。…

光伏电站的运行方式大致有五种:

最佳倾角固定式(目前应用最广泛);

平单轴跟踪式;

斜单轴跟踪式;

双轴跟踪式;

固定可调式。

不同的运行方式,最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。

一、不同运行方式的发电量提高

2010年的时候,我开始关注不同运行方式的比较,从某个支架厂家那里获得了一些实测的数据,完成下图。

从上图可以看出,与最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)最佳倾角固定式(以下简称“方式一”)

在低纬度地区,由于最佳倾角较小,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,最佳倾角大,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。由于高纬度地区的最佳倾角较大,如果采用“最佳倾角斜单轴”,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最高的。

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。

那不同运行方式是如何提高发电量的呢?来两个实际数据做的图(说明:图片来自于王斯成老师ppt)。

 

各种运行方式一年之内各月发电量差异

从上图可见,相对于水平面辐射:

固定式提高了春、秋、冬三季的发电量,而牺牲了夏季的发电量;

单轴跟踪的曲线与水平面曲线几乎是完全平行的;

双轴跟踪相对与单轴跟踪,提高了春、秋、冬三季的发电量。

各种运行方式一天之内各时刻发电量差异(武威、5月中旬)

从上图可以看出:

跟踪式(单轴、双轴)相对与固定式,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,高于单轴。

二、不同运行方式的应用

从前文来看,无论怎么比,跟踪式的都比固定式的发电量好,那为什么固定式仍是大家最喜欢的运行方式呢?

其一,初始投资、占地、运维成本

无论是支架投资还是相同装机容量的占地,还是运行维护成本,都遵循如下规律:

双轴跟踪式>斜单轴跟踪式>平单轴跟踪式>固定可调式>最佳倾角固定式

如一个10MW的项目,按25年平均满发小时数1300h来考虑,投资增加0.1元/W,则需要增加净收益(年发电量提高增加的收入-运维成本)约10万元才划算(按0.95元/kWh的电价,发电量大约提高0.81%可获得10万元收入)。

如,平单轴跟踪投资大约增加1元/W,需要未来每年净收入增加100万可以持平;而发电量大约提高20%,大约能提高240万的收入!就算考虑一年多几十万的运维费用,也是划算的。那为什么大家不用呢?

其二,故障率与跟踪精度

跟踪式故障率高是大家普遍反馈的问题。我国现有的光伏电站主要在西北,风沙大,对跟踪轴的损害特别大。一旦出现鼓掌,别说发电量提高了,就连基本的发电量都保障不了!我并没有拿到具体的统计数字,但了解的几个电站,大家都觉得跟踪式的容易坏。

除了故障率,跟踪精度也达不到理想值,尤其是双轴跟踪。因此,发电量的提高也就会低于当初的预期。

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作者: 小编

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