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韩华
光伏电站顶上 一根架空电缆线的影子能翻起多大的浪?
发表于:2017-07-05 09:14:50
来源:索比光伏网作者:周长友 周洪艳

光伏电站中,常常有直径几厘米的电缆、电线或者细杆状物体(如建筑上的圆钢避雷带)对光伏组件形成遮挡,我们可以把这类障碍物的阴影称之为线状阴影。由于架空电缆等线径较细,且距离光伏组件较远,光伏电站设计中常常忽略架空电缆对光伏电站的阴影影响。本文从实际场景观察和通过PVsyst模拟,分析架空电缆类的线状障碍物对光伏电站的阴影影响。

1本影、半影和伪本影区的含义

不透明体遮住光源时,如果光源是比较大的发光体,所产生的影子就有两部分,完全暗的部分叫本影,半明半暗的部分叫半影。本影指发光体(非点光源)所发出光线被非透明物体阻挡后,在屏幕(或其他物体)上所投射出来完全黑暗的区域。此处发光体的光线完全被物体阻挡,而没有任何光线到达。半影区域则是发光体的一部分光源发出的光线能照射到,另外一部分光源照射不到,因此阴影属于半明半暗状态。

除了本影和半影外,当距离遮挡物更远时,是光线相交后形成的影,是伪本影区,此处区域是障碍物较小,遮挡住光源的中间部分,而两边或四周其他部分遮挡不到形成的阴影。例如,日全食、日偏食,日环食的发生,就是地球在月亮后面的本影区或半影区或伪本影区有关。


图1 以月食为例的本影和半影示意图

2线状物体距离优化设计

如果光伏组件上出现本影,则光伏组件被遮挡的区域容易形成较为严重的热斑。如果是半影遮挡,则热斑不会明显。因此,在光伏电站组件布置时,可以计算组件和障碍物之间的距离来规避本影区域。如下图示意:


根据投影物体的直径、日地距离,以及光线直线传播时形成的近似三角关系,计算无本影时最优距离关系:


举例说明,如果架空电缆的直径d为5cm,则距离组件表面的距离至少要达到5.4米才不会出现本影。由于电缆、电线等线状障碍物的直径都比较小,在几厘米以下,因此,障碍物距离组件表面的距离几乎都能满足108倍直径的要求。

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