倾角?真实倾角?各种倾角傻傻分不清楚

倾角?真实倾角?各种倾角傻傻分不清楚


在文章开始之前,首先我先抛出来几个概念:“倾角”、“真实倾角”、“辐射量最佳倾角”、“发电量最佳倾角”。小伙伴们是否对上面几个概念可能有些懵,我们熟知的“倾角”到底是哪个概念?别慌,让我来慢慢解释。



01
倾角



这个概念其实是一个比较宽泛的概念,他包含了“真实倾角”、“辐射量最佳倾角”和“发电量最佳倾角”的概念。



02
真实倾角



说到“真实倾角”,这时候小伙伴们可能就有些疑问了,为什么还会出来这个概念?还有不真实的倾角吗?我们在平地上新建一个矩形面作为光伏方阵,并同时给他一个“倾角”30°,此时如果我们在”平行投影“下去看它的顶视图,它是一个矩形(如下图所示),此时的真实倾角为30°。


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但是对于山地光伏项目来讲,山体会存在东西方向的坡度。如果我给这个光伏方阵一个东西方向的倾斜角度作为山体的倾斜角度,此时如果我们在”平行投影“下再去看它的顶视图,它就变成了一个平行四边形(如下图所示),此时该方阵就会有一个真实倾角,这个倾角大于30°,同时方位角也会受到影响发生偏转,对应一个真实方位角,该倾角和方位角的变化会影响斜面辐射量。


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Tips

① 使用Candela3D软件中的“方阵统计分析”功能可以对方阵“真实倾角”及“真实方位角”进行统计,并且可以查找以上两项任意范围内的光伏方阵位置。

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② 使用Candela3D软件中的“导出到PVsyst”功能将该模型导入至PVsys中的“Near Shading”后,在该界面显示的“Fields tilt”和“Fields aizimuth”显示的为“真实倾角”及“真实方位角”的平均值,PVsyst中计算倾斜面辐射量也会使用这个数值,而不是在山地布置里设置的“倾角”和“方位角”。

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03
“辐射量最佳倾角”与“发电量最佳倾角”



我们以一个项目为例,该项目位于山东省日照市,经纬度为:N35.90;E119.04。使用PVsyst计算在水平面情况下不同“倾角”下光伏方阵在倾斜面接受的辐射量及辐射量损失比如下表所示(单位kWh/m2)。


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此时在水平面倾角为30°的情况下,光伏方阵所接受的辐射量最大,为1553kWh/m²,此时我们定义该倾角为“辐射量最佳倾角”。


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Tips

此时对于“辐射量最佳倾角”有以下两个注意点:


① 该角度为平地时相对于水平面的角度;


② 该角度计算前提为在任意时间段内方阵前后左右都没有遮挡。


此时有很多小伙伴会把这个倾角当成最终采用的倾角,不管对于平地项目或者是山地项目,这种做法的系统优化程度是比较低的。因为这种情况下一般仅考虑了独立的光伏方阵,也就是不会产生前后排的阴影遮挡。因此,我们需要进行倾角的二次优化。


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Tips

对于倾角的二次优化,可以分为以下两个步骤:


① 通过“辐射量最佳倾角”布置方阵,确定方阵的前后间距及系统容量;


② 在确保方阵前后间距及系统容量的前提下,按适当步长减小倾角,并算出每个倾角对应的发电量,确定发电量最大时候对应的倾角为“发电量最佳倾角”。


对于平地项目,我们可以通过PVsyst中自带倾角二次优化功能完成倾角的二次优化,从而确定出“发电量最佳倾角”。使用PVsyst的二次优化功能可以设定倾角和间距两个同时作为优化条件,但双条件的优化在山地项目中适应性不佳。


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对于山地项目,PVsyst中自带的优化功能完成不了,可采用Candela3D配合PVsyst的形式,使用Candela3D软件中“倾角修改”功能完成。


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Tips

使用Candela3D中“倾角修改”功能确定“发电量最佳倾角”步骤如下:


① 使用“倾角修改”功能,选择“修改全部方阵倾角“,并输入相关修改值,点击确定即可;

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② 使用“导出到PVsyst”功能导出h2p或dae格式的模型,并将其导入到PVsyst中,并同时计算其对应发电量;


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③ 输入不同倾角值重复a步骤和b步骤,分别计算出不同倾角值的发电量。


我们按照上述步骤分别计算出不同倾角下系统发电量,其结果入下表所示。经过计算,当倾角为24°时,此时发电量达到最大值,有效利用小时为1298h。我们定义该角度为“发电量最佳角度”。(单位kWh/m2)

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需要说明的是,本案例并未对所有方阵按实际的方位角用指定的容差进行分组(最多可以分为8组)后模拟,而是按所有方阵的平均倾角和方位角进行模拟,感兴趣的读者可以自行测试验证两者的差别。


Candela3D预计在年底前支持导入MN8.0辐射数据,并可根据实际的三维布置计算发电量,届时将可不依赖于PVsyst完成倾角、间距等二次优化。



04
更多



此时小伙伴们以为结束了?NO,NO并没有。根据上表我们可以看出,当角度定为22°时,有效利用小时为1297h,与24°时的有效利用小时相差仅为1h。我们降低了方阵的倾角相当于节省了部分支架用钢,此时需要根据支架结构配合发电量进行收益测算,选出内部收益率最高的方案,此时我们定义该方案下方阵倾角为“系统最佳倾角”,当然如此细致的优化需要与否就看各位小伙伴们各自的需求了。


随着时代的发展,软件的兴起可以节省大量的人工重复工作时间,因此我们可以利用更多的时间依靠软件完成系统的精细化设计,以便在项目设计、投标、建设过程中取得较大的优势。


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