一、前言

“什么是最佳傾角?”

在我剛從事光伏電站設計時，我會毫不猶豫的回答，當然是全年發電量最多的傾角時最佳傾角!然而，隨著接觸項目的增加，特別是接觸的分布式項目增加后，我卻不敢輕易說“最佳傾角”的概念了。

地面電站的邊界條件、要求基本相同，標準簡單、統一;而分布式項目的屋頂卻各不相同，業主的個性化需求明顯，設計師也要為其量身定做“最佳傾角”。

二、對發電量特別關注的業主

發電量直接決定了項目的經濟效益，往往是業主關注的第一要素。對于大部分項目而言，發電量最大的傾角就是“最佳傾角”。

對于追求發電量最大的這類項目，我們要用專業軟件對不同角度的發電量進行測算。本文選擇了不同緯度的4個點，說明傾角對發電量的影響，如下圖。

圖1：傾角為0~90°時，不同緯度傾斜面上的輻射量與最大值時的差值

從圖1和表1可以看出：

1)緯度越低的地方，平鋪時發電量損失越少;緯度越高的地方，垂直時發電量損失越少。

2)不同角度時傾斜面上的輻射量與最大值時的差值，呈拋物線形狀。即，差值非均勻分布，而是在最大值附近，差值很小;離最大值越遠，差值會快速增大。因此，在最大值附近，輻射量差值非常小。

下圖為在最大值附近，不同傾角的輻射量差值。

圖2不同地點，最大值附近，傾斜面上的輻射量與最大值時的差值

從上圖可以看出，在最大值附近±5°，輻射量的差值在3‰以內。因此，帶來的發電量差異小。

三、對裝機量特別關注的業主

對于屋頂面積有限、使用成本高、項目電價高的項目，業主希望盡量增加裝機容量。

增加裝機容量→減少陣列間距→減少陣列傾角→減少發電量

此時，就要做一個詳細的測算，是增加裝機容量、減少發電量劃算，還是盡量多發電劃算。

以一個常規設計為例進行說明。假設混凝土屋頂、采用265W組件(尺寸為1.65×0.992m)豎向布置，則寬度為3.3m。

采用不同緯度的3個點進行測算，隨著陣列傾角的變化，傾斜面上的輻射量、裝機容量變化如下表。

從表2~4可以看出，在緯度較高地區，發電量最大的傾角附近，略微降低傾角，發電量會有小幅降低，但裝機容量會較大增加;在緯度很低的地方，降低傾角，發電量降低，裝機容量也會略微降低。

在緯度較高(表2中的點)和緯度較低(表3中的點)的地方選擇兩個點，進行發電量和裝機量的比較，如下表所示。

從上表可以看出，當安裝角度由最佳傾角降低3度，兩個地方的發電量均降低千分之一以內，但裝機量卻增加3%和5.5%，增加明顯。

在實際分布式項目中，如果業主希望增加裝機容量，或者房屋租金較貴，可以考慮適當降低陣列傾角。由于每個項目的電價、房屋租金各異，具體提高發電量劃算還是增加裝機容量劃算，在實際項目中要詳細計算。

因此，對于追求裝機容量的業主，“最佳傾角”可能是一個在發電量最大的基礎上略微調低的角度。

四、對功率輸出特性特別關注的業主

在某些自發自用項目中，

有的業主夏季用電量大，夏季發電量高可以提高自發自用比例;

有的業主冬季用電量大，冬季發電量高可以提高自發自用比例;

而有的業主則追求各月的發電量的均勻、穩定。

通過調整方陣傾角，可以在一定程度上滿足業主的個性化需求。

在緯度較高的地區，當傾角不同時，傾斜面上輻射量在各個月份的月總輻射量變化如下圖。

圖3緯度為40.6°時，不同傾角時，傾斜面上的月總輻射量

從上圖可以看出，當傾角大時，冬季發電量較大;當傾角小時，夏季發電量較大;傾角對傾斜面上月總輻射量的變化影響十分明顯。

而在低緯度地區，傾角的變化對傾斜面上月總輻射量的變化影響則不顯著，如下圖。

圖4緯度為21.2時，不同傾角時，傾斜面上的月總輻射量

從表5、6可以看出：

采用發電量最大時的傾角，各月總輻射量的相對標準偏差最小，即不同月份的總輻射量相差最小，各月的發電量輸出穩定性較好。

因此，對于夏季用電量大的用戶，較小的角度是“最佳傾角”;對于冬季用電量大的用戶，較大的角度是“最佳傾角”;對于追求全年各月輸出穩定的用戶，則發電量最大的角度才是“最佳傾角”。

在緯度較高的地方(40.6°)固定可調支架能明顯提高發電量，使用能獲得較好的經濟效益;

在低緯度的地方(21.2°)，使用固定可調支架對發電量提高不明顯，使用的意義不大。

五、小結

對于追求發電量的用戶，傾斜面上輻射量最大的角度是“最佳傾角”;

對于追求裝機量的用戶，傾斜面上輻射量最大時略微調低的角度是“最佳傾角”;

對于夏季用電量大的用戶，較小的角度是“最佳傾角”;

對于冬季用電量大的用戶，較大的角度是“最佳傾角”;

對于追求全年各月輸出穩定的用戶，則發電量最大的角度才是“最佳傾角”。