光伏电站的精细化设计:最佳倾角及间距的优化计算

来源:阳光工匠光伏网作者:陆星光发布时间:2016-02-13 23:59:59
这几年随着光伏行业的整体回暖,特别是国内光伏行业的蓬勃发展,光伏电站的规模和数量日益剧增。行业的不断发展和成熟对于电站设计也提出了更高的要求,从前的粗放型设计已经无法满足当今的发展需求了,光伏电站的精细化设计,一丝一毫地抠细节以提高光伏电站的发电量才能赢得业主和投资者的认可。

目前国内的许多电站设计者们和一些光伏类工具书上对于最佳倾角的设计,往往是用软件或者公式计算倾斜面上的年辐射量最大来确定最佳倾角,比如使用PVsyst 6计算最佳倾角时,不停的调整倾角度数,以达到三个参数:Transposition Factor FT 和 Global on collector plane 最大,Loss By Respect To Optimum 为0%,比如下面这样


这个时候所对应的倾角就是最佳倾角,然后再根据这个最佳倾角,使用《光伏发电站设计规范》中的规定冬至日上午9点至下午3点不遮挡的最小间距公式:

D=Lcosβ+Lsinβ (0.707tan∅+0.4338)/(0.707-0.4338tan∅)

式中:L——阵列倾斜面长度

D——两排阵列之间距离

β——阵列倾角

∅——当地纬度

以上就是目前许多设计人员在设计固定式地面电站时候对最佳倾角和最小间距的选取过程,然而事实是,这样的设计真的是最佳方案吗?先不说间距,就说这个最佳倾角,让我们来看看某地的一个光伏电站,按照上面的设计方法计算,最佳倾角选取为38°,阵列中心间距为9.4m。我们以9.4m为固定间距不变,2°为步长,用PVsyst 6作为模拟计算软件,算出28度~44度之间的不同倾角下,1MW光伏电站发电量,列出下表

2.jpg



不同倾角下的发电量及辐射量曲线图:

3.jpg


 


由上面的图表可以看到,在28°~44°倾角范围内,发电量和辐射值都是随着倾角的增加呈现先增加后减小的趋势,然后两者的最大值并不出现在同一个倾角,从图表中可以看出,在间距固定的情况下,辐射量最佳的倾角为38°,其年发电量为152.66万度,还不如倾角32°时候的年发电量153.32万度多,两者的差值6600度电。究其原因,是由于在间距固定的情况下,38°倾角上的斜面辐射量虽然是最大,然而这个辐射值是不考虑实际阴影遮挡的,而实际情况中在很多时候,特别是冬季,此最小间距下,上午九点以前,下午三点以后是会存在一定的遮挡。

从PVsyst6中导出的损失报告中也可以证明这一点,38°倾角下,系统的阴影损失(包括阴影遮挡所带来的倾斜面上的辐射量损失以及组件电性能损失)要比32°倾角下的系统阴影损失大。

由此我们得出一个结论:斜面辐射量最大的倾角发电量未必是发电量最佳的倾角!这也是我们做光伏电站精细化设计中可以改进的一点。
最佳发电倾角并非一成不变,实际上和阵列间距密切相关,阵列间距越大,最佳发电量倾角的值就越接近最佳辐射量倾角。理论上来说,间距足够大到全年无遮挡,两者的值就是同一个值,实际上这个间距值太大(一般都在最小间距的两倍以上),会导致电站成本大大增加,影响电站收益率,所以不会被考虑。

实际设计时,针对土地紧张、用地成本高的地区我们采用最小间距,而对于一些土地充足、用地成本低廉的地区,我们可以考虑适当增加组件阵列之间的间距。倾角一定的情况下,增加间距无疑会减小阴影遮挡的损失,从而提高电站的发电量。然而随着间距的增加,光伏电站的用地面积、以及与面积相关的诸如场平、接地、道路、电缆、围栏等费用也会相应增加。如何在成本和发电量之间找到一个平衡点,以确定最佳间距,这是我们进行电站设计精细化中可以改进的另一个点。

下面以北方某1MW电站为例说明。首先,根据传统的设计方法计初步算出年辐射量最佳的倾角39°以及最小间距9.76m,以这两个参数为初始方案0在Pvsyst6中进行计算,然后倾角39°不变,以0.2m为一步长,分别计算9.96m~11.96m间距下系统的发电量及增加的成本(注意在PVsyst中随着间距增加需要设置修改线缆长度,线损会影响到发电量),列出下表


(征地费取400元/亩,围栏,检修道路,光缆,土地平整,接地等杂项费用取5000元/亩,电缆成本4400元/步长,上网电价取1元/kwh)下面采用差额净现值法进行这些互斥方案的比选,如下表:



不同间距下差额净现值计算结果


(上述计算折现率取8%,△C为两个方案的差额初始投资,△Q为每年的差额收益,△NPV为两个方案的差额净现值,电站运营年限取20年)
通过上述计算可以得出,方案9—方案0的△NPV最大,即方案9为最佳方案,所以最佳间距取11.56m。

确定最佳间距为11.56m不变后,我们再反过来按照开头提到的方法重新在PVsyst6里依次计算不同倾角的发电量,选取年发电量最大的倾角作为最佳倾角。如果嫌依次改动倾角参数计算太烦,可以使用PVsyst6里面自带的Optimization Tool 优化工具直接计算。选Title参数,确定倾角范围,这里选择了27°~42°范围(无经验者可以选0°~90°,只是这样计算过程太长),1°为步长


点击Run运行计算,得到计算结果

2.jpg




通过计算我们得到,在间距11.56m的时候,最佳倾角为34°。

综上,通过最佳倾角及间距的优化计算,电站的经济性及发电量可以得到较明显的提升。




索比光伏网 https://news.solarbe.com/201602/13/174447.html
责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
山地光伏电站如何选型设计?破解复杂地形落差的三重难题来源:阳光新能源网 发布时间:2026-07-06 11:20:50

本文探讨了山地光伏电站选型设计的关键挑战与系统性解决方案。面对平价上网背景下优质平地资源日益枯竭的现实,光伏开发加速向山地丘陵等复杂地形转移,但由此引发三大难题:地形高差与坡度多变导致传统二维设计失效、阴影遮挡加剧影响发电效率;支架选型与基础施工受地质和坡度制约,单立柱、双立柱及柔性支架需差异化适配;生态保护要求与重型施工方式存在突出矛盾。文章强调“因地制宜”为设计核心,提出从支架类型、组件精细化排布(结合坡向与逐时立体阴影建模)、轻量化基础形式(如螺旋桩、微型桩)及数智化工具应用(无人机测绘、iSolarSim仿真软件等)多维度协同优化。最后以阳光新能源广西宜州100MW山地项目为例,验证其「魔方」技术平台在选址、设计、施工全链条中的落地成效。(199字)

零碳产业园多能光储一体化方案设计:融合充电与供热设备的设计方向与实践来源:阳光新能源网 发布时间:2026-07-06 11:11:06

本文围绕零碳产业园建设中能源系统转型的实际挑战,提出并系统阐述了“融合充电与供热设备的多能光储一体化”解决方案。文章指出,在国家政策推动下,零碳园区正加速落地,但单纯加装光伏或采购绿电难以应对工业负荷时段错配、供热依赖化石能源、配电容量紧张及绿电消纳不足等现实问题。为此,方案以“源–网–荷–储–充–热”全要素协同为框架,从电源侧多源协同(如高效光伏电站)、储能侧灵活调节(兼顾削峰填谷与绿电消纳)、用能侧深度耦合(光储充一体化与光储热耦合)三个层面展开设计,并强调智慧能源管理平台在数据感知、AI预测与协同调度中的中枢作用。最后,文章以阳光新能源“魔方”技术平台为支撑案例,说明其在高效发用电、数智寻优与场景融合方面的系统能力,已成功应用于多个行业园区实践。(198字)

晶科能源(海宁)、晶科能源申请太阳能电池相关专利,提供含特殊导电层的太阳能电池及组件来源:新浪证券 发布时间:2026-07-02 10:58:27

本文介绍晶科能源(海宁)有限公司与晶科能源股份有限公司联合申请的一项太阳能电池及光伏组件发明专利。该专利申请于2023年9月18日提交,于2026年6月30日公布,聚焦光伏技术领域。其核心在于提出一种新型太阳能电池结构,包含具有绒面结构的基底、设于第一表面的发射极与钝化结构、以及与发射极电性连接的第一电极;关键创新点是引入位于第一电极与发射极之间的导电层,该导电层由形貌不同的第一导电颗粒(支化或线性形状)和第二导电颗粒复合构成,旨在优化电荷传输与界面接触性能。专利同时涵盖基于该电池的光伏组件设计。

晶科关于整治非授权渠道销售及品牌侵权行为的郑重声明来源:晶科新场景 发布时间:2026-06-22 11:02:05

嘉兴晶科光伏系统发展有限公司就市场上非授权渠道违规销售其光伏组件及品牌侵权问题发布郑重声明。声明指出,近期部分未获官方授权的商户擅自销售晶科产品,存在无证经营、虚假宣传、冒用品牌等行为,扰乱市场秩序并损害终端客户与正规合作伙伴权益。晶科明确,仅直营体系及持有官方盖章有效授权证书的经销商具备合法销售、宣传、项目承接及售后质保资质;口头或网络宣称的“授权”均无效,客户可通过授权书二维码验真。非授权渠道销售的产品不享受原厂质保,质量与安全风险由违规方自负,并可能面临法律追责。公司实行零容忍政策,将通过限期整改、司法诉讼、永久拉黑及联合执法等方式从严整治,并开通举报邮箱与客服通道,鼓励社会监督。(199字)

天合光能取得光伏跟踪支架及光伏系统专利,能够避免大风下从动轴组件反传损坏驱动机构的问题来源:金融界 发布时间:2026-05-26 09:31:05

天合光能股份有限公司近日获得一项名为“光伏跟踪支架及光伏系统”的实用新型专利(授权公告号CN224289708U),该专利聚焦于提升光伏跟踪支架在恶劣天气下的运行可靠性。其核心在于设计了一种包含主轴组件、从动轴组件、驱动机构和第一锁止机构的可调节支架单元,并通过连接机构实现相邻支架间的转动连接。该结构使每个支架单元可独立自锁,有效防止大风导致的从动轴反向传动对驱动机构造成损坏;同时,连接机构协调多单元动作,缓解了传统多点锁止引发的同步性难题。该技术旨在解决行业普遍存在的单点易损与多点不同步两大痛点,提升光伏系统的稳定性与寿命。(199字)

中国电建申请水面柔性光伏电站专利,实现光伏板最佳风倾角的实时调节功能来源:金融界 发布时间:2026-05-22 09:20:54

国家知识产权局信息显示,中国电建集团海南电力设计研究院有限公司申请一项名为“一种水面柔性光伏电站”的专利,公开号CN122071305A,申请日期为2025年12月。通过天眼查大数据分析,中国电建集团海南电力设计研究院有限公司共对外投资了16家企业,参与招投标项目24906次,专利信息112条,此外企业还拥有行政许可75个。

宁夏彭阳关于开展2025年农村公共机构分布式光伏电站收购工作的通知来源:彭阳县发改委 发布时间:2026-05-11 09:15:23

各相关建设企业、各有关部门:根据《彭阳县2025年农村公共机构分布式光伏电站公开收购工作方案》等精神,现将收购工作有关事项通知如下:一、收购范围彭阳县境内2025年社会企业投资建设的农村公共机构分布式光伏电站,并于2025年6月1日前并网。联系电话:0954—7014405彭阳县2025年农村公共机构分布式光伏电站收购工作领导小组办公室2026年5月9日

陕西西安高新区2025年高效光伏组件、光储及综合用能优化项目财政补贴的通知来源:西安高新区发展改革局 发布时间:2026-04-07 11:43:42

(二)市级复核及评审1.高效组件和光储项目:市发改委联合相关部门对上报材料进行复核,必要时进行现场抽查。六、问题和建议附件3西安市XXX公司综合用能优化项目申报承诺书项目名称:本法人单位承诺:1.我单位近三年无不良行为记录2.我单位对申报的全部资料真实性负责。

隆基绿能申请光伏组件及光伏系统专利,能够减轻细栅的氧化风险来源:金融界 发布时间:2026-04-07 08:55:37

国家知识产权局信息显示,隆基绿能科技股份有限公司申请一项名为“光伏组件及光伏系统”的专利,公开号CN121793507A,申请日期为2025年11月。本发明实施例中,能够减轻细栅的氧化风险,保证光伏组件的可靠性。

1000GW时代,光伏电站的“下半场”比什么?来源:财经头条 发布时间:2026-03-31 11:56:21

2026年,中国光伏行业迎来历史性时刻:太阳能发电装机规模有望首次超过煤电,风电和太阳能发电合计装机将达到总发电装机规模的一半。与此同时,全国光伏累计装机已突破1000GW大关。这意味着,光伏的“下半场”,拼的不是装机速度,而是全生命周期的收益管理能力。研究表明,灰尘堆积是影响光伏组件性能的主导因素之一。当装机规模突破1000GW,行业竞争的逻辑已经改变。

光伏电站运维新曙光:从“被动”到“主动自洁”的跨越来源:晶澳 发布时间:2026-03-30 16:47:24

对于光伏电站业主而言,清洗频次、热斑风险、发电损失,始终是运维中的“三座大山”。晶澳近期的技术动向,或许给出了新的解题思路。日前,晶澳产品管理部长在TaiyangNews会议上透露,一项具备有机污渍自分解能力的新技术即将面世。与此同时,晶澳公众号连续三天发布悬疑海报,悬念持续发酵。从技术剧透到悬念营销,晶澳此番动作基本指向电站运维的长期痛点,行业或将迎来一次从“被动清洗”到“主动自洁”的跨越。