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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。



不同类型光伏支架发电水平图

 

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%)。


山地光伏支架

 

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)。


固定式光伏支架发电月份图

 

【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。


光伏支架发电量对比图

 

【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。


综上,无论怎么比,跟踪式的都比固定式的发电量好。可以预见的是跟踪式支架系统,尤其是双轴跟踪系统的发展前景是比较乐观的。

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