光伏大棚遮挡了光伏组件怎么办?哪种拱形遮挡小?

来源:索比光伏网发布时间:2017-04-15 13:37:06
 本质上,所有的物理问题都是时间与空间问题的交织。随着每天太阳的东升西落,物体的影子则是颠倒着自西向东,这个规律大家再熟悉不过的啦。但大家注意过没有,其实在夏天的时候,日出及日落的某个时段,太阳其实是在你屁股后面的(前提是你面向正南方),更准确的描述是从春分至秋分这个时段,其实在日出与日落的某个时段,太阳是处在观察者的北面。这里举这个例子,只是要告诉大家,其实很多事情,就跟太阳在南边这个常识性认识一样,细究的时候,是有问题的。

下面讨论一个更现实的问题。光伏项目中的遮挡,时下这个问题可以有各种各样的模拟软件可以分析,可以通过多种方式展示结果,图文并茂,视频可能也有,似乎这已经不是问题了。但软件给出的结果是依据人给他设定的模型来计算的,而不能代替人去创造性的去设计;也就是软件只是辅助设计,而设计的中心依旧是人,创造的核心也必须是人。

软件之所以能分析,是因为我们给其设定条件,输入模型,然后他才会替你去做分析。说白了软件就是帮你把已有的构想数字化,在模拟时空里跑了一趟,然后把结果尽可能明白的展示给你、展示给客户。但是软件不会分析你这个模型的优劣好坏,缺陷有无。再完美的软件也不能将一个粗糙的模型给你算出一个完美的结果,哪怕软件的模拟结果形式上再漂亮、数字再完美。换句话说,你还得努力的去建立模型,分析模型,而不是随便捡个模型,丢给软件,就能得到一个完美的结果。

现在还是回到一个现实问题。农光结合问题中遮挡与反射问题。为了分析更清晰,先讨论遮挡问题。

遮挡问题

农光结合,最好的事当然是农业大棚不遮挡光伏阵列+光伏阵列不遮挡农业大棚,但也不允许浪费土地(哪怕下面是沙漠,也是要缴租金的,更何况农光结合的土地,恐怕也不会便宜到哪去) 。光伏阵列不遮挡农业大棚,这个很容易,确实可以用现有的多种软件去模拟,因为光伏阵列的外形很简单,他的阴影也就很简单了,这种遮挡本质上跟光伏阵列前后排的遮挡是一样的。但是农业大棚对光伏阵列的遮挡则就没有这么简单了,或者说很复杂,因为农业大棚他的拱形真的有很多种选择,在没有分析之前也确实不知道这拱上的哪个点会遮挡后面的光伏阵列,哪种拱形的阴影影响要小点。


农业大棚(其实也不排除一些小棚),无非是由一段曲线作为拱顶,撑在地上或者通过另一段直线或曲线撑到地上。这些拱顶曲线可以是一段圆弧、一段三次函数、一段二次曲线、又或者一段对数曲线。而那段将拱顶撑离地面的曲线,可以是直线或曲线,当然作为受压撑杆,直线杆还是靠谱些(压屈失稳的可能性最低)。

每个区域在确定了光伏阵列方位角之后,阵列前方障碍物的阴影影响也就确定了,或者说障碍物的阴影长度(更准确的说是南北向分量)与障碍物的高度之比也就确定了。为了后面描述不拗口,后面文章里阴影长度就是指阴影长度的南北向分量。而且通过模拟软件也确实可以模拟出这个高长比的最大值——冬至日大约上午9点或下午3点的那个值,不妨在此先定义这个最大高长比定义为k。

那么是不是可以将那道冬至日上午9点的阳光的南北分量(子午分量),用一次函数:y=kx+h来描述。

K:阳光的南北向斜率

X:阳光距离阵列前沿的距离

h: 阵列前沿高度

y:在x距离上阳光高度

显然农业大棚的龙骨的拱形曲线在子午面上的投影,只要不跟上面那条直线y=kx+h相干涉,那么就不会有农业大棚对光伏阵列的遮挡。当然如果不设定边界条件,不考虑现实的空间有限与农业种植的需求,要满足上面那个干涉最简单的办法就是加大二者间的距离或者保守的压缩大棚的高度。但现实条件却是在有限的土地面积上挤满了PV阵列与农业大棚,而且还要避免彼此间的遮挡;同时不能为了遮挡,而不去顾及农业大棚的种植高度需要。

怎么解决这个问题,还是得从基本的几何学与导数入手,分析各种农业大棚龙骨拱形的变化规律,选出一种比较好的拱形(既保证农业大棚内部的高度、空间,也保证不对后面PV阵列造成遮挡)。


以下分析各种拱形:

对比以上4个函数的导数,可以感觉到在X>1或者时(这也是大部分光伏阵列与前排大棚之间所留过道宽度的常取值),这几个函数值变化剧烈程度。下面做一对比分析

圆函数的导数是一个3次函数

三次函数的导数是一个2次函数

二次函数的导数是一个1次函数

补充一个一次函数的导数是个定值

对数函数的函数是一个倒数函数。

显然,在最高点以及与地面交点确定后,等X>1时,这几个函数的导数有大小关系,那就是3次函数>2次函数>1次函数>常数>导数函数,就像1.23k>1.22k>1.2k>k>k/1.2(k>0)。

导数的大小,直接反映了函数变化率的大小,也就反映了农业大棚龙骨曲线从跨中到跨边高度变化率的大小。更直接的说,那就是龙骨从跨中到跨边导数越大,龙骨高度降低的越迅速,棚内空间就越小。要保证棚内空间,又要保证不对北面光伏阵列造成遮挡,就应该选择导数最小的函数,那就是对数函数。

反射补光

上面分析了遮挡问题,下面分析反射补光问题。这里分两个方面来讨论,一方面是组件反光对农业大棚内农作物采光的补充,另一方面是农业大棚的反光对光伏阵列采光的补充。


先讨论第一个方面 ,光伏阵列对农业大棚的补光作用。现在的光伏组件处于提高效率的需要,其表面玻璃都经过多道技术手段处理,其反射率是极低的;另一方面,因为装设角度受制于场地限制,同时又直接关乎到电站的结构安全与发电效率,基本上也是确定的。因此光伏阵列的反光作用,对大棚阵列的补光作用也就是基本确定的,没有多大的空间去提高这一块。最多在过道里采取一些手段,在特定的时段对农业大棚进行补光。


现在讨论另一个方面,农业大棚对光伏阵列的补光作用。薄膜敷设的农业大棚,其对光线的透过率是根据材料不同在很大范围内波动的,但总体来说,其反射率还是很可观的;大棚表面是起伏不平的,同时薄膜表面的平整度也是很粗糙的,这决定了其对光线的反射里漫反射占到一定的量;棚顶是拱形的,其对光线的反射有发散作用,而且曲率越大反射的发散作用就越强。

对于薄膜的透光率与反射率以及对特定波长光线的透过率与反射率,这些在建棚之前就根据种植需要已经确定,后期的改动也是根据种植需要做调整;当然局部增强反光也是可以考虑的。


薄膜的表面平整度这是受加工工艺跟成本控制的,提高表面平整度会带来成本的迅速增加,得不偿失;同时在自然环境下的风吹、日晒、雨淋、灰尘杂物的粘附,造成的表面粗糙效应也远大于出厂的表面粗糙度,看来控制表面粗糙度意义不大。

棚顶平整度的优化。大棚薄膜与龙骨组成的其实是一个膜系统,这个系统的强度与刚度,是依赖于膜的张力与龙骨的压力。由于受到薄膜强度的限制(其实还是优化成本的需要),龙骨的跨度不能太大,每跨之间都需要有绑缚来增加膜的张力,进而实现系统的整体强度与刚度可靠。着就导致,膜在龙骨位置凸起,而龙骨与龙骨之间的跨中则会凹陷,从而形成周期性的凸起与凹陷。换句话说这样的波状起伏,是由结构的受力特点所决定的。

拱形的优化问题。拱形曲线上每点的切线与法线是垂直的,二者之间倾角差90°,这就导致在曲线切线斜率增大的时候,曲线法线斜率的绝度值在减小;曲线切线斜率减小的时候,曲线法线斜率在增大。

北侧棚面的外法线均是朝北上方的,而大多数有效日照时间里,太阳光的入射光则是自南斜向下的(其倾角大于棚面外法线倾角),二者倾角只差就是阳光的入射角;

可知在曲线斜率较小的时候,曲线法线的斜率较大,也就是法线的倾角较大,在阳光倾角确定的情况下,阳光的入射角就小,反射角也就越小;在确定的曲线长度上,反射角最大值到最小值之间的跨度也小,换句话说反射光线的平行性就要好一些,发散性就要弱一些,对于光伏阵列的补光救强一些。这一分析与凸面镜的反光特点是一致的,那就是曲率越大,其对平行光线的反射发散性越强。可见选用曲率较小的对数曲线棚在反光补光上也是有益的。同时说明一点,较小的入射角其实对光线的投射也是有益的。

至于如何选择合适的曲线,如何优化曲线段的组合,这里由于篇幅问题,就不细论了,文章只做抛砖引玉之用了。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/201704/15/111751.html
责任编辑:suna
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
中来股份中标1.54亿元光伏组件大单!来源:索比光伏网 发布时间:2025-12-30 20:26:32

12月30日,中来股份发布公告,公司控股子公司泰州中来光电科技有限公司中标甘孜州乡城浙新能光伏发电有限公司的“甘孜乡城贡札(II标)光伏发电项目光伏组件标段B”的公开招标项目,中标金额为1.54亿元,合同标的为N型单晶光伏组件及备品备件等,组件数量为207.567MWp(暂定)。中来股份表示,本次关联交易属于正常的商业行为,有利于拓展公司高效组件业务,符合公司经营活动开展需要。

逆势扩张!印度一企业8.5GW太阳能电池及组件生产制造项目启动建设来源:索比光伏网 发布时间:2025-12-30 10:02:30

近日,印度光伏制造商Emmvee Photovoltaic Power宣布,其旗下子公司Emmvee Energy位于卡纳塔克邦班加罗尔附近Sulibele Hoskote Taluk的2.5GW光伏组件厂正式投产,公司组件总产能由此提升至10.3GW,产能扩张计划按IPO招股书披露时间表顺利推进。

美国:前三季度美国进口光伏组件24GW,同比大幅下降来源:光伏情报处 发布时间:2025-12-29 17:07:15

根据美国海关进口数据统计,2025 年1-9 月美国累计进口光伏组件(HS Code 854143)24.4GW, 较2024年同期的48GW下降49%。

直流侧184MW!爱旭ABC中标中国电建渔光互补项目来源:爱旭股份 发布时间:2025-12-29 11:00:04

日前,中国电建铜山区刘集镇120MW、姜堰45MW(直流侧共计184MW)渔光互补光伏组件采购项目中标结果公示,浙江爱旭成功中标,再次彰显了爱旭ABC组件在集中式电站场景的强劲竞争力。

2025光伏创新图鉴 谁将主导新技术来源:索比光伏网 发布时间:2025-12-26 15:52:19

2025年,在技术创新的浪潮中,光伏电池组件企业聚焦TOPCon、BC、HJT等核心技术路线,持续刷新效率纪录、推进产业化落地,同时在组件技术与系统集成领域斩获颇丰,形成了多元化的创新格局。

爱旭荣登伍德麦肯兹Grade A光伏组件厂商名单来源:爱旭股份 发布时间:2025-12-26 09:57:36

近日,伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)发布2025年上半年"全球光伏组件制造商排名"最新报告。爱旭凭借在可靠性、创新性的卓越表现和全球光伏市场的影响力成功入选 “Grade A”光伏组件厂商名单,再次证明爱旭在全球光伏行业的领先地位。

【索比辅材价格指数】光伏粒子价格下降,光伏玻璃部分成交重心松动来源:索比咨询 发布时间:2025-12-26 09:44:56

更多价格信息/报告分析,扫码进入小程序注册登录免费查看本周EVA粒子价格下降,降幅3.8%。下周EVA市场贸易商阶段性空单补仓,及下游企业刚需补货,提振需求。多空交织之下,预计下周EVA价格或僵持整理。价格上涨,下游需求维持偏弱,市场交易冷淡。本周支架热卷价格上涨,涨幅0.3%。随着库存持续增加,加之下游用户压价心理明显,部分成交重心松动。但目前生产已无利可图,部分略有亏损,因此预计波动幅度较为有限。

8.5GW电池组件!Emmvee Energy逆势扩产来源:PV光圈见闻 发布时间:2025-12-25 14:38:22

日前,光伏制造商Emmvee Photovoltaic Power宣布公司最新组件厂投产。该公司通过其子公司Emmvee Energy实施这一计划,组件工厂位于KarnatakaBengaluru附近Sulibele Hoskote Taluk,规模为2.5GW。

协鑫集成跻身Wood Mackenzie A级光伏组件制造商来源:协鑫集成 发布时间:2025-12-25 13:58:17

近日,全球知名能源研究与咨询机构伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)正式发布2025年上半年《全球光伏组件制造商综合实力排名》报告。协鑫集成凭借其在技术研发、制造水平、财务稳健性及长期可靠性等多维度的卓越表现,成功获评为全球A级光伏组件制造商。在行业面临深刻挑战的背景下,这一权威认证不仅标志着协鑫集成的综合实力获得国际顶尖标准认可,更凸显了其在全球光伏产业新一轮结构性调整中的领先地位与卓越韧性。

TCL Solar 实力稳居全球光伏第一梯队,连续获评彭博 BNEF Tier 1来源:TCL中环 发布时间:2025-12-25 10:21:02

近日,彭博新能源财经公布最新全球光伏组件制造商Tier 1名单,TCL中环旗下TCL Solar凭借其一贯的卓越表现,继续稳居这一全球顶级行列。这不仅是一张“季度成绩单”,更是对TCL Solar长期稳健运营与深层市场信任的权威背书。

天合光能至尊N型700W+海上光伏组件赋能马来西亚首个海上综合能源示范项目来源:投稿 发布时间:2025-12-24 11:55:55

在马来西亚海域上,一座独特的漂浮式光伏电站正悄然谱写着一曲科技与民生交融的乐章。这座建于碧波之上的光伏电站应用了天合光能至尊N型700W+组件,总装机235千瓦,并采用了柔性海上漂浮式光伏技术,由来自法国的阿瑞玛能源公司(AremaEnergies)自主开发并负责建设,将来自太阳的能量转化为电力,再“化电为冰“,进而融入当地渔民的日常生活。此项目将海上光伏发电与社区民生需求完美结合,开创了可再生能