我們?cè)诮ㄔO(shè)光伏電站時(shí)，正南方位角安裝已經(jīng)成為約定俗成的設(shè)計(jì)規(guī)則。但正南朝向是最優(yōu)解嗎?


在討論時(shí)，我們先明確幾個(gè)名詞：氣溫、地面輻射、太陽輻射。具體如下圖：


在日常生活中，我們比較直觀的感受是下午1點(diǎn)溫度最高，這是由于氣溫在下午一點(diǎn)時(shí)達(dá)到峰值。而通過上圖我們發(fā)現(xiàn)，太陽輻射(直射分量)則是正午12點(diǎn)達(dá)到峰值。但增加了地面輻射(散射分量)之后，大氣總輻射量最大值將偏向于下午1點(diǎn)。

而在光伏電站實(shí)際建設(shè)過程中，由于只考慮太陽直接輻射以及便于設(shè)計(jì)施工的因素，各設(shè)計(jì)院偏向于將方位角設(shè)定為正南方向。

國標(biāo)《GB 50797-2012 光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中6.4.3指出：

光伏方陣采用固定式布置時(shí)，最佳傾角應(yīng)結(jié)合站址當(dāng)?shù)氐亩嗄暝缕骄椪斩?、直射分量輻照度、散射分量輻照度、風(fēng)速、雨水、積雪等氣候條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并宜符合下列要求：

1. 對(duì)于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的傾斜面上受到的全年輻照量最大。

2. 對(duì)于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，傾角宜使光伏方陣的最低輻照度月份傾斜面上受到較大的輻照量。

3. 對(duì)于有特殊要求或土地成本較高的光伏發(fā)電站，可根據(jù)實(shí)際需要，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定光伏方陣的設(shè)計(jì)傾角和陣列行距。

7.2.2中指出：

地面光伏發(fā)電站的光伏方陣布置應(yīng)滿足下列要求：

固定式布置的光伏方陣、光伏組件安裝方位角宜采用正南方向。

雖然國標(biāo)對(duì)方位角提出正南方向設(shè)計(jì)，但是前面限定詞語是“宜”，體現(xiàn)了在方位角和發(fā)電量之間的關(guān)系上，標(biāo)準(zhǔn)編制專家也存在分歧。在這種情況下，方位角應(yīng)該如何選擇?筆者提供以下思路進(jìn)行分析：

一、輻照數(shù)據(jù)


由上表可看出，對(duì)于緯度越低地區(qū)，方位角南偏西5°時(shí)，最佳傾角下的輻照值影響越小。即使對(duì)于高緯度地區(qū)，南偏西5°造成的輻照值損失也可以忽略不計(jì)。

二、組件升級(jí)

隨著近幾年組件技術(shù)革新加快，尤其是雙面發(fā)電組件的面世，地面輻射等非直接熱源對(duì)光伏發(fā)電的影響日益加深。

三、逆變器增效

逆變器有兩個(gè)重要技術(shù)參數(shù)：啟動(dòng)電壓和MPPT工作電壓范圍。前者保障逆變器正常啟機(jī)，后者控制逆變器停機(jī)。

為了保障逆變器能穩(wěn)定運(yùn)行，啟動(dòng)電壓>MPPT最低電壓。因此7:00就可以運(yùn)行發(fā)電的逆變器，由于啟動(dòng)電壓的限制，要推遲到7:30才能啟動(dòng)。停機(jī)時(shí)間是17:00。全天發(fā)電時(shí)間為11.5小時(shí)。

如果將方位角設(shè)置為南偏西5°，在早晨7:30時(shí)，輻照強(qiáng)度已經(jīng)趨于穩(wěn)定，我們將逆變器啟動(dòng)電壓降低一定數(shù)值，甚至可使啟動(dòng)電壓=MPPT最低電壓。這樣早晨依然7:30半啟機(jī)，而傍晚可推遲到17:30停機(jī)。全天發(fā)電時(shí)間達(dá)到12小時(shí)。

由于日發(fā)電時(shí)間增加了半小時(shí)，每年新增發(fā)電量相當(dāng)可觀。

四、土地面積

如果方位角改為南偏西，則為了避免相互遮擋，組件前后間距相應(yīng)增加。這時(shí)土地面積也會(huì)相應(yīng)增加。

五、施工安裝

由于施工是靠GPS定位管樁位置，與方位角關(guān)系不大，因此施工安裝基本不受影響。

綜上，筆者認(rèn)為在土地供應(yīng)量足夠的前提下，可適當(dāng)調(diào)整方位角南偏西5°，并降低逆變器啟動(dòng)電壓，以便達(dá)到更高PR值。