如何实现山地光伏电站最大收益化

来源:索比光伏网发布时间:2016-06-07 23:59:59
 如今,在山区中形态比较好的地大都变作农田,剩余的便愈发“寸土寸金”,而留给光伏人可用于开发的山地,其复杂性与日俱增。 本篇文章通过对部分山地光伏电站的分析,以小见大总结出几点对于山地光伏电站如何做到最大收益的建议。

一 、地面光伏电站的选址分析

在进行山地光伏电站选址时,具体流程如下表所示:

1.山地光伏电站的特点

1)山坡朝向差异大,容易受山体阴影影响


山区地形复杂,高差变化大,阴影的部分大部分是由于山体阴影产生的,所以合理的选区布置区域很重要。

2)山地地形本身或阵列之间的局部遮挡

山区地势高低不一,若施工过程中没有合理设计支架高度,将会出现阵列局部互相遮挡的现象。

3)光伏阵列分散、分区复杂,难以实现设计和设备选型的标准化

所以山地光伏电站地形复杂、高差变化大,合理的选取阵列布置区域、设置阵列间距、倾角、方位角,均是设计的重点和难点。

2.山地地形三维模拟及日照阴影分析

通过分析平面日照等时图,可以剔除山体因地形造成的自身遮挡区域,筛选出布置光伏方阵的可用区域。


3.山地光伏电站选址时的误区

1)山地≠山坡,大坡度≠复杂

复杂山地的概念绝不是山坡或大坡度能够诠释的。所谓复杂山地,是沟壑交错、多种朝向坡面相互过渡,地质、水文条件十分复杂的地块,在设计之初就要求设计团队充分考虑到微地形的变化。如果不加以考虑,很容易出现组件遮挡问题,给后期的布置和施工方面也会面临不小的麻烦。

这要求设计师一定要多跑现场,认真做地图分析与阴影分析。按照常规布置,山区中有些区域无论从设计角度还是施工角度都非常容易上手。但在阴影分析之后,这些区域就变成了遮挡区,不利于做布置方案,初期便需要剔除。

上图没有考虑到地形的变化给组件带来的变化,在近中午时分便已出现遮挡。

上图所显示的左下角也是一个地形变化的深沟,因为在设计初期考虑到了阴影拉长,所以在布置组件时便和后面的一排做了相应距离的拉长,以避免挡。这种阴影条件在设计起初就要考虑的非常仔细,在布置完现场以后,要对现场条件,尤其是恶劣的地形区域做重点排查。这样可以避免后期的损失。




2)正南坡?东西坡?谁是真“鸡腿”?

按照常规设计,复杂山地中的组件布置一般是以正南坡为主,但东西坡就真的不堪大用吗?

上表是自云南投产一年多的山地光伏电站采集而来的数据,20号方阵是正南坡,42号是偏南坡,11号是西坡。对三个方阵的数据进行一年的采集后,取平均值进行比较,按照运营小时数正南坡运营时间是最长的,但发电量却并不是最大的,反而是最小的。而西坡这边发电量才是一年之中最大的。

3)最佳倾角≠最大收益

支架倾角的选择是山地光伏电站设计的重要环节。以前很简单,稍微计算一下。但最佳倾角并不能等同于电站的最大收益,如果想要电站拥有最大收益,度电成本的重要性要高于最佳倾角。


以上图项目为例,28度是这个项目计算得出的最佳倾角。但经比较,从21度到35度,随着倾角的变化,装机量都是在下降的,这三条曲线没有办法判断出哪个角度才能创造出最大收益。所以不能单以技术上的最佳倾角来判断电站的最大收益点。因此在设计上需要引入度电成本的概念。

光伏区造价+升压站等固定投资比上总发电量。这三个值比出来之后,将数据再次汇成表格,最佳倾角此时便已不是28度了,在24度时,投入产出比才是最高的。因此在做山地光伏电站设计时,不能单以技术角度来判断电站的好与坏,更要从整体成本出发进行设计才能取得最好的收益。

二、山地光伏电站的建设分析

1.山地光伏电站逆变器的选择

1)集中型逆变器应用实例:


a布置阵列集中

b光伏组件朝向一致

c山体坡度基本为南向

集中型逆变器应用实例
2)组串型逆变器应用实例:

a布置场地地形复杂

b阵列布置较为分散

c光伏方阵容量差异大

d光伏组件朝向各异

组串型逆变器应用实例下图是两套完整的工程方案,一个集中型、一个组串型。这个表格中计算出来的组串比集中式总的系统效率大约提升了3个点。

山地光伏电站不同逆变器方案效率分析图3.山地光伏电站支架形式选择

山地光伏电站支架主要采用固定式安装,安装方式主要包括单立柱光伏支架、单立柱抱箍光伏支架、双立柱光伏支架,各种支架具体区别如下表所示:

4.山地光伏电站支架施工方案
由于山区地形起伏较大,对光伏支架的安装带来极大的麻烦,尤其是保证光伏组件倾角一致的条件下,对前、后立柱的调节要求较高,故山区电站支架应具有较大范围的调节能力。一般采用以下措施:

1)设计典型的光伏支架形式,根据地形及总图布置,施工人员现场对前、后立柱进行下料。前、后立柱通过后穿孔的方式进行连接。

2)在一些山地光伏电站设计中,可根据地形图进行前、后立柱高度分组设计,提供各立柱分组长度,减少钢构件在现场施工的工序,最大限度的减少钢构件的浪费。

3)采用单立柱光伏支架,可减少部分现场调节的工程量。

5.山地光伏电站集电线路设计方案


1)电缆直埋方案

本方案为经济性最好方案,但对于山地光伏电站来说,仅限于图层较厚,可以开挖的情况。

2) 电缆沿桥架敷设方案

本方案为经济性较好方案,适用于地表无法开挖、地表岩石的情况。

3)电缆架空敷设

本方案经济型一般方案,一般采用钢杆形式架空敷设,主要适用于山体情况较复杂,且光伏阵列布置分散的情况。

三、关于山地广度电站的几个总结

一是大自然的鬼斧神工,不应一概否定也不应简单应付,精细分析,既要吃肉、也能啃骨头,最大限度榨取地形的“剩余价值”;

二是运用三维地形阴影遮挡分析,将看似复杂凌乱的山地梳理出头绪,分区块设计和评估;

三是山地光伏电站设计中应重点分析阴影变化规律,根据太阳小时变化规律、地形东西坡变化规律及度电成本的分析,提出最优发电间距及倾角。

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