光伏发电量or装机量 两者最佳倾角不同

一、前言

“什么是最佳倾角?”

在我刚从事光伏电站设计时，我会毫不犹豫的回答，当然是全年发电量最多的倾角时最佳倾角!然而，随着接触项目的增加，特别是接触的分布式项目增加后，我却不敢轻易说“最佳倾角”的概念了。

地面电站的边界条件、要求基本相同，标准简单、统一;而分布式项目的屋顶却各不相同，业主的个性化需求明显，设计师也要为其量身定做“最佳倾角”。

二、对发电量特别关注的业主

发电量直接决定了项目的经济效益，往往是业主关注的第一要素。对于大部分项目而言，发电量最大的倾角就是“最佳倾角”。

对于追求发电量最大的这类项目，我们要用专业软件对不同角度的发电量进行测算。本文选择了不同纬度的4个点，说明倾角对发电量的影响，如下图。

图1：倾角为0~90°时，不同纬度倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

从图1和表1可以看出：

1)纬度越低的地方，平铺时发电量损失越少;纬度越高的地方，垂直时发电量损失越少。

2)不同角度时倾斜面上的辐射量与最大值时的差值，呈抛物线形状。即，差值非均匀分布，而是在最大值附近，差值很小;离最大值越远，差值会快速增大。因此，在最大值附近，辐射量差值非常小。

下图为在最大值附近，不同倾角的辐射量差值。

图2不同地点，最大值附近，倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

从上图可以看出，在最大值附近±5°，辐射量的差值在3‰以内。因此，带来的发电量差异小。

三、对装机量特别关注的业主

对于屋顶面积有限、使用成本高、项目电价高的项目，业主希望尽量增加装机容量。

增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量

此时，就要做一个详细的测算，是增加装机容量、减少发电量划算，还是尽量多发电划算。

以一个常规设计为例进行说明。假设混凝土屋顶、采用265W组件(尺寸为1.65×0.992m)竖向布置，则宽度为3.3m。

采用不同纬度的3个点进行测算，随着阵列倾角的变化，倾斜面上的辐射量、装机容量变化如下表。

从表2~4可以看出，在纬度较高地区，发电量最大的倾角附近，略微降低倾角，发电量会有小幅降低，但装机容量会较大增加;在纬度很低的地方，降低倾角，发电量降低，装机容量也会略微降低。

在纬度较高(表2中的点)和纬度较低(表3中的点)的地方选择两个点，进行发电量和装机量的比较，如下表所示。

从上表可以看出，当安装角度由最佳倾角降低3度，两个地方的发电量均降低千分之一以内，但装机量却增加3%和5.5%，增加明显。

在实际分布式项目中，如果业主希望增加装机容量，或者房屋租金较贵，可以考虑适当降低阵列倾角。由于每个项目的电价、房屋租金各异，具体提高发电量划算还是增加装机容量划算，在实际项目中要详细计算。

因此，对于追求装机容量的业主，“最佳倾角”可能是一个在发电量最大的基础上略微调低的角度。

四、对功率输出特性特别关注的业主

在某些自发自用项目中，

有的业主夏季用电量大，夏季发电量高可以提高自发自用比例;

有的业主冬季用电量大，冬季发电量高可以提高自发自用比例;

而有的业主则追求各月的发电量的均匀、稳定。

通过调整方阵倾角，可以在一定程度上满足业主的个性化需求。

在纬度较高的地区，当倾角不同时，倾斜面上辐射量在各个月份的月总辐射量变化如下图。

图3纬度为40.6°时，不同倾角时，倾斜面上的月总辐射量

从上图可以看出，当倾角大时，冬季发电量较大;当倾角小时，夏季发电量较大;倾角对倾斜面上月总辐射量的变化影响十分明显。

而在低纬度地区，倾角的变化对倾斜面上月总辐射量的变化影响则不显著，如下图。

图4纬度为21.2时，不同倾角时，倾斜面上的月总辐射量

从表5、6可以看出：

采用发电量最大时的倾角，各月总辐射量的相对标准偏差最小，即不同月份的总辐射量相差最小，各月的发电量输出稳定性较好。

因此，对于夏季用电量大的用户，较小的角度是“最佳倾角”;对于冬季用电量大的用户，较大的角度是“最佳倾角”;对于追求全年各月输出稳定的用户，则发电量最大的角度才是“最佳倾角”。

在纬度较高的地方(40.6°)固定可调支架能明显提高发电量，使用能获得较好的经济效益;

在低纬度的地方(21.2°)，使用固定可调支架对发电量提高不明显，使用的意义不大。

五、小结

对于追求发电量的用户，倾斜面上辐射量最大的角度是“最佳倾角”;

对于追求装机量的用户，倾斜面上辐射量最大时略微调低的角度是“最佳倾角”;

对于夏季用电量大的用户，较小的角度是“最佳倾角”;

对于冬季用电量大的用户，较大的角度是“最佳倾角”;

对于追求全年各月输出稳定的用户，则发电量最大的角度才是“最佳倾角”。