【解析】影响光伏占地面积的因素

本文通过分析，主要得到3个主要结论：

1)光伏阵列的占地基本与组件面积成正比，可以用“组件面积×系数”对光伏阵列占地面积进行计算。

2)在高纬度地区，高效组件优势明显;以北京(40°)为例，290W的比265W的阵列区占地少约28%。

3)平坦地势时，光伏阵列的占地面积主要取决于三个因素：组件面积、方阵倾角、纬度，组件安装方向(横向or竖向)对占地不影响。

一、光伏电站的占地面积

一个普通的地面光伏电站，面积大概由部分组成，如下表所示。

表1：光伏项目的占地面积分类

由表1可知，光伏场区的占地面积，主要受光伏阵列占地面积的影响;其他3项所占比例较少，且规模一定时变化较小。

尤其是在分布式光伏项目中，项目占地面积基本为“光伏阵列占地面积”。因此，下文对“光伏阵列占地面积”进行分析。

图1：光伏电站占地面积示意图

二、影响光伏阵列占地面积的因素

在电站设计中，前后两排要留有一定的间距以防遮挡造成发电量损失，如图2所示。

图2：光伏方阵前后要保持一定间距

假设某项目中，光伏方阵的长为S，宽为L，如图3所示。

图3：一个光伏方阵示意图

在进行设计时，间距D的取值，一般是保证冬至日真太阳时9:00~15:00点不遮挡。如图4所示。

图4：光伏方阵前后间距示意图

如果光伏方阵安装倾角为β，则一个光伏方阵的占地面积计算如下。

1影子倍率影子倍率，即为保证不遮挡，前后排间距与方阵高度的比值。

其中，

γ、α分别为冬至日真太阳时9时(或15时)的太阳方位角、高度角，

当指定时间(冬至日真太阳时9时或15时)，γ、α仅受项目所在地纬度影响，即“影子倍率τ仅受纬度影响”。

冬至日真太阳时9时(或15时)，不同纬度下，τ的数值如表1和图4所示。

表2：不同纬度时的影子倍率

图5：影子倍率随纬度的变化曲线

从上图可以看出：

当纬度在5°~50°之间变化时，影子倍率从0.74~6.71快速增加。纬度越大，增加速率越快。

2占地面积

光伏阵列场区占地面积 = 光伏阵列占地面积 + 道路面积

若不考虑道路面积，则

光伏阵列占地面积 = 阵列数量 × 单阵列占地面积

可以看出：

1)单个阵列的占地面积

主要取决于三个因素：组件面积、方阵倾角、影子倍率(纬度)。

2)组件安装方向对占地不影响

当采用相同组件，在同一地点建设项目时，无论组件采用横向布置，还是竖向布置，光伏阵列的占地面积均相同。

3)组件面积(光电转换效率)的影响

光伏阵列的占地面积，与组件面积成正比，与组件的光电转换效率成反比。

当其他条件相同时，275W、290W组件与265W组件的占地面积比为：

265/275=0.964

265/290=0.914

即与使用265W的组件相比，光伏阵列占地面积分别为其0.964倍、0.914倍。

4)阵列倾角和影子倍率(纬度)的影响

实际中作中，光伏阵列倾角一般取当地纬度，或比纬度低0~5°。

在不同纬度下(τ值不同)，光伏方阵取不同倾角时对k值进行计算，结果如下表。

表3：不同纬度时，方阵倾角不同时的k值

图6：k值随纬度的变化曲线

从表2中可以发现，使用相同光伏组件时：

a)当纬度由10°~50°变化，光伏阵列的面积是组件面积的1.14倍~5.86倍;可以利用该比例对光伏方阵占地进行速算。

例如，

在纬度为35°的地方，当安装倾角为30°时，660块60片的光伏方阵占地面积为：

2.03×660×(1.652×1)=2214平方米

b)项目场址纬度分别为35°、20°时，占地面积相差1.6倍;

c)倾角略微降低5°，占地面积可以减少5.7%~6.2%。而降低5°，对项目的发电量影响在3%以内，如下图所示。

图7:不同地点，最佳倾角附近降低5度，倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

由于目前光伏电价下降，而屋顶租金、土地使用成本增加，因此，在此情况下，可以在实际工程中，适当降低方阵倾角，来减少占地面积。

5)高效组件在高纬度地区优势明显

以265W组件和290W组件在北京(纬度为40°)的项目进行对比。

即，纬度为40°的地方(如北京)，安装相同规模时的光伏阵列占地，使用高效的290W组件会比265W的减少28%。

三、小结

通过上述分析可以看出：

1)光伏阵列的占地基本与组件面积成正比，可以用“组件面积×系数”对光伏阵列占地面积进行计算。

2)平坦地势时，光伏阵列的占地面积主要取决于三个因素：组件面积、方阵倾角、纬度，组件安装方向(横向or竖向)对占地不影响。

2)在高纬度地区，高效组件优势明显;以北京(40°)为例，290W的比265W的阵列区占地少约28%。