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淺談各種類型的支架

2017-07-01 21:08:12 大云網  點擊量: 評論 (0)
淺談各種類型的支架

光伏電站的運行方式大致有五種:

最佳傾角固定式(目前應用最廣泛);

平單軸跟蹤式;

斜單軸跟蹤式;

雙軸跟蹤式;

固定可調式。

不同的運行方式,最根本的區別就在于它們的發電量差異。當然,初始投資和運行維護成本也會有差別。

一、不同運行方式的發電量提高

1運行周期內發電量的對比

 

下圖為2010年時獲得的不同場址(緯度、海拔)、不同運行方式時,實測的光伏項目發電量對比情況。

 

從上圖可以看出,與最佳傾角的固定式安裝相比,水平單軸跟蹤的發電量提升了17%~30%,傾斜5°單軸跟蹤的發電量提升了21%~35%,雙軸跟蹤的發電量提升了35%~43%。但不同緯度下,各種運行方式的發電量提高率顯然是不一樣的。大致有幾個規律:
 
 
 
1)最佳傾角固定式(以下簡稱“方式一”)
     在低緯度地區,由于最佳傾角較小,所以發電量提高很少(如在8°時,幾乎是不變的);在高緯度地區,最佳傾角大,發電量提高明顯(如在50°時,提高了約25%)。
 
2)平單軸跟蹤式(以下簡稱“方式二”)
      這種運行方式跟蹤了太陽一天之內入射角的變化,其對發電量的提高率,在低緯度地區要明顯優于高緯度地區。一般認為,這種運行方式更適合在緯度低于30°的地區使用,相對于“方式一”,可以提高20%-30%的發電。當然在高緯度地區,相對“方式一”也能提高接近20%。
 
3)斜單軸跟蹤式(以下簡稱“方式三”)
       這種運行方式顯然是結合了“方式一”和“方式二”的優點。如同“方式一”不適合低緯度地區一樣,這種運行方式在低緯度地區的表現并不比“方式二”好多少。因此,更適合高緯度地區。
 
        這種方式下,陣列兩側的支撐結構(支架、轉動軸)受力肯定是不一樣的。由于高緯度地區的最佳傾角較大,如果采用“最佳傾角斜單軸”,則兩側受力不均衡就會很大。因此,工程中一般會采用一個較小的傾角,如8°、10°。
 
4)雙軸跟蹤式(以下簡稱“方式四”)
       由于跟蹤了太陽一天之內、一年之內的入射角的變化,這種方式對發電量的提高顯然是最高的。
 
5)固定可調式(以下簡稱“方式五”)
       這種運行方式是根據太陽一年之內入射角的變化調整支架傾角,從而實現發電量的提高。從2013年開始比較流行,下文會著重說明。
 
2一年之內逐月發電量的對比
 

各種運行方式一年之內各月發電量差異

   從上圖可見,相對于水平面輻射:

  固定式提高了春、秋、冬三季的發電量,而犧牲了夏季的發電量;

   單軸跟蹤的曲線與水平面曲線幾乎是完全平行的;

   雙軸跟蹤相對與單軸跟蹤,提高了春、秋、冬三季的發電量。

3一天之內逐時發電量的對比

 

各種運行方式一天之內各時刻發電量差異(武威、5月中旬)

  從上圖可以看出

跟蹤式(單軸、雙軸)相對與固定式,提高了早晚的發電量;

由于是春季的數據,所以中午的發電量,雙軸與固定式相當,高于單軸。

二、不同運行方式的應用

從前文來看,無論怎么比,跟蹤式的都比固定式的發電量好,那為什么固定式仍是大家最喜歡的運行方式呢?

1占地面積、投資收益的差異

1)占地面積的差異

無論是支架投資還是相同裝機容量的占地,還是運行維護成本,都遵循如下規律:

雙軸跟蹤式>斜單軸跟蹤式>平單軸跟蹤式>固定可調式>最佳傾角固定式

下表為以轉換效率為16%的光伏組件為例,不同緯度下1萬kW光伏項目方陣區占地面積的對比。

不同運行式下不同緯度光伏方陣建設用地指標表(hm2/10MW

2)投資收益的差異

如一個10MW的項目,按25年平均滿發小時數1300h來考慮,投資增加0.1元/W,則需要增加凈收益(年發電量提高增加的收入-運維成本)約10萬元才劃算(按0.95元/kWh的電價,發電量大約提高0.81%可獲得10萬元收入)。

如,平單軸跟蹤投資大約增加1元/W,需要未來每年凈收入增加100萬可以持平;而發電量大約提高20%,大約能提高240萬的收入!就算考慮一年多幾十萬的運維費用,也是劃算的。那為什么大家不用呢?

2故障率與跟蹤精度

 

跟蹤式故障率高是大家普遍反饋的問題。我國現有的光伏電站主要在西北,風沙大,對跟蹤軸的損害特別大。一旦出現鼓掌,別說發電量提高了,就連基本的發電量都保障不了!我并沒有拿到具體的統計數字,但了解的幾個電站,大家都覺得跟蹤式的容易壞。

除了故障率,跟蹤精度也達不到理想值,尤其是雙軸跟蹤。因此,發電量的提高也就會低于當初的預期。

三、固定可調式的介紹

下圖是青海某地一年采用3種角度和2種傾角的發電量情況。

采用三種不同角度時,各月發電量

不同角度調節方案時,擬合值后各月發電量

 

相對于最佳傾角:

1)三種角度(每年調節3次),可提高發電量6.2%,前后間距要增加,占地面積會增大;

2)15°和36°(每年調節1次),可提高發電量2.9%,前后間距不變,占地面積不變;

3)55°和36°(每年調節1次),可提高發電量1.6%,前后間距要增加,占地面積會增大。

因此,采用固定式最佳傾角和一個較小的角度是比較合適的。

千斤頂式

 

液壓桿式

           
推桿式

 

圓弧式

根據電站運維人員反饋:傾角調節是件非常累人的事情,大家都不愿意去調,導致發電量低于預期值。

 

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