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浅谈各种类型的支架

2017-07-01 21:08:12 大云网
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浅谈各种类型的支架

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。

一、不同运行方式的发电量提高

1运行周期内发电量的对比

 

下图为2010年时获得的不同场址(纬度、海拔)、不同运行方式时,实测的光伏项目发电量对比情况。

 

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%)。
 
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,如8°、10°。
 
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2013年开始比较流行,下文会着重说明。
 
2一年之内逐月发电量的对比
 

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。

3一天之内逐时发电量的对比

 

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。

二、不同运行方式的应用

从前文来看,无论怎么比,跟踪式的都比固定式的发电量好,那为什么固定式仍是大家最喜欢的运行方式呢?

1占地面积、投资收益的差异

1)占地面积的差异

无论是支架投资还是相同装机容量的占地,还是运行维护成本,都遵循如下规律:

双轴跟踪式>斜单轴跟踪式>平单轴跟踪式>固定可调式>最佳倾角固定式

下表为以转换效率为16%的光伏组件为例,不同纬度下1万kW光伏项目方阵区占地面积的对比。

不同运行式下不同纬度光伏方阵建设用地指标表(hm2/10MW

2)投资收益的差异

如一个10MW的项目,按25年平均满发小时数1300h来考虑,投资增加0.1元/W,则需要增加净收益(年发电量提高增加的收入-运维成本)约10万元才划算(按0.95元/kWh的电价,发电量大约提高0.81%可获得10万元收入)。

如,平单轴跟踪投资大约增加1元/W,需要未来每年净收入增加100万可以持平;而发电量大约提高20%,大约能提高240万的收入!就算考虑一年多几十万的运维费用,也是划算的。那为什么大家不用呢?

2故障率与跟踪精度

 

跟踪式故障率高是大家普遍反馈的问题。我国现有的光伏电站主要在西北,风沙大,对跟踪轴的损害特别大。一旦出现鼓掌,别说发电量提高了,就连基本的发电量都保障不了!我并没有拿到具体的统计数字,但了解的几个电站,大家都觉得跟踪式的容易坏。

除了故障率,跟踪精度也达不到理想值,尤其是双轴跟踪。因此,发电量的提高也就会低于当初的预期。

三、固定可调式的介绍

下图是青海某地一年采用3种角度和2种倾角的发电量情况。

采用三种不同角度时,各月发电量

不同角度调节方案时,拟合值后各月发电量

 

相对于最佳倾角:

1)三种角度(每年调节3次),可提高发电量6.2%,前后间距要增加,占地面积会增大;

2)15°和36°(每年调节1次),可提高发电量2.9%,前后间距不变,占地面积不变;

3)55°和36°(每年调节1次),可提高发电量1.6%,前后间距要增加,占地面积会增大。

因此,采用固定式最佳倾角和一个较小的角度是比较合适的。

千斤顶式

 

液压杆式

           
推杆式

 

圆弧式

根据电站运维人员反馈:倾角调节是件非常累人的事情,大家都不愿意去调,导致发电量低于预期值。

 

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