山地光伏电站倾角、朝向和间距研究

1.山地光伏设计主要步骤及主要难点

要想布置的话，首先要实测地形图了，对于山地复杂性地形，地形图的比例最好是1:500了，而不是平坦地区的1:2000了。

拿到地形图之后，就需要根据自然坡向划分区域了，即：将相似坡度及朝向的坡面划为一个区域，以便于分别进行布置。

接着对每个区域的东西向坡度和南北向坡度进行测量和计算。

对上表区域应先从以下几个方面进行初步筛选：

（1）朝向选择

对于朝北向的坡面，除非北坡的角度很小（对北纬30-40°地区，建议不超过5°-10°），一般应尽量避免布置光伏方阵。东西向坡度建议按不大于20°考虑为宜。

（2）坡度选择

目前山坡型光伏电站普遍采用履带式液压打桩机打桩，这种机器爬坡有一定的限制，一般厂家限值在25-30°，应优先考虑坡度小于限值的区域，以降低施工成本。

（3）方阵长度选择

完成初步筛选，就要进一步在初步选定的区域上布置方阵了。方阵尺寸的选择建议优先考虑一整串组件组成一个方阵，并在边角地方布置非整串（如1/2串）光伏方阵。

完成上述步骤后，对给定方阵在给定区域的布置，至少还要考虑以下几个问题：

（1）  方阵在坡面上按什么方向布置？

（2）  方阵与坡面的倾角怎么选择？

（3）  方阵前后排的间距怎么选择？

2.山地光伏中方阵朝向如何选择？

以正西向坡面（坡度为10度）为例。

（1）当方阵顺坡布置时，方阵的倾角为25°，方位角为90°。

（2）当方阵正南向布置时，方阵与坡面的倾角同样为25°，当朝向正南。此时，方阵与水平面的倾角变为27°，方位角为20°。

显然，方阵正南向布置时具有明显的优势。

3.方阵的倾角如何选择？

以北京地区某个正西向坡面为例进行布置。单个方阵由20块1650*990组件构成，方阵长10米、宽3.3米。

选择三种方阵布置朝向进行比较：正南向、南偏东20°和南偏东10°，方阵倾角分别按15°、20°、25°、30°、35°进行计算，均按最佳倾角、间距按平地时的正常间距大10%左右设定（9米），方阵场均按500kW建立。计算不同设定下，方阵场接收到的年总辐射量（阴影按线性遮挡模式）。年总辐射量以1758kWh/㎡（平地、无遮挡、最佳倾角时方阵接收到的年总辐射量）为基准折算成标幺值。

不同布置方式、不同倾角下的年总辐射量如下：

三种布置方式下，倾角在25-35°之间时取得最大值，且最大值相差极小。

可以看出，坡面上布置时光伏方阵的最优倾角（相对于坡面纵向坡度分量平面）与平地时基本相近。

4.方阵的间距如何计算？

（1）顺坡布置时

在下述界面红色区域输入方阵的倾角，最后将方阵整体旋转与坡面朝向一致即可。

（2）正南向布置时

在下属界面分别输入相关参数即方阵。

5.重要结论

（1）  山地光伏一般选择朝正南布置。

（2）可以看出坡面上布置时光伏方阵的最优倾角（相对于坡面纵向坡度分量平面）与平地时基本相近。实际为减少遮挡和提高布置容量，建议在最优倾角基础上降低5-15°。

（3）  山坡东西向坡是影响方阵接收到的年总辐射量的主要因素。

（4）  山坡南北向坡主要通过影响前后排遮挡来影响方阵接收到的年总辐射量。

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测试对象：坎德拉PV—间距功能

测试地点：南京市，北纬32.00°

测试软件：PVsyst 6.77

测试结果：

• 屋顶/地面平坦，光伏方阵朝向正南，测试结果：正确！
• 屋顶/地面平坦，光伏方阵朝向非正南，测试结果：正确！
• 屋顶/地面有坡度，方阵朝向与屋顶/坡面相同，阳坡，测试结果：正确！
• 屋顶/地面有坡度，方阵朝向与屋顶/坡面相同，阴坡，测试结果：准确！
• 屋顶/地面有坡度，阳坡，但方阵朝向（投影）正南，测试结果：正确！
• 屋顶/地面有坡度，阴坡，但方阵朝向（投影）正南，测试结果：正确！

测试过程：

1屋顶/地面平坦，光伏方阵朝向正南

2屋顶/地面平坦，光伏方阵朝向非正南

3屋顶/地面有坡度，方阵朝向与屋顶/坡面相同，阳坡

4屋顶/地面有坡度，方阵朝向与屋顶/坡面相同，阴坡

5屋顶/地面有坡度，阳坡，但方阵朝向（投影）正南

6屋顶/地面有坡度，阴坡，但方阵朝向（投影）正南

测试说明：

真太阳时15:00:00=北京时间15:03:26，PVsyst采用的是北京时间，坎德拉PV采用的是真太阳时。

PVsyst在计算阴影时会在方阵宽度两端自动加2cm。因此，坎德拉PV的方阵宽度3.30m对应PVsyst的3.28m。

原文始发于微信公众号（坎德拉）：山地光伏电站倾角、朝向和间距研究