光伏支架形式和倾角计算！

在同样的组件设备下，光伏电站如何获取最佳的发电量？光伏电站的发电量与总体系统效率PR值直接相关，是一个多因素影响的结果，总体而言为了获取到项目位置最佳的系统效率，除了设备选型和阵列布置外，主要跟支架选型和倾角设计有关。

当物体的平面和光线完全垂直时，光线接收面最大化，但设计光伏板倾角时，就不是直接怼到垂直光线就完事了，这样反而会降低对光照辐射的吸收，因为光伏板表面的玻璃或者其他材质会加大反射程度，同时会减少散射辐射。我们追求的是在设计安装光伏组件时，尽量让组件收集倾斜面总辐射的最大值（GTI opta），这样才能获得最佳发电量。这个最佳倾斜面的设计依赖于支架形式的确定。

支 架 形 式

支架形式的分类多种多样，根据应用场景有地面支架、屋顶支架、漂浮支架。对于常见的地面支架，又分为固定支架、固定可调支架、跟踪支架。固定支架还有单立柱和双立柱的分类，跟踪支架也有平单轴、斜单轴、双单轴三种分类。众多支架形式可以适应不同的场景需求，在支架选型的时候，要兼顾先进性、适应性和经济性考虑，通过测算方阵度电成本来择优推荐。以地面光伏为例，一般情况下度电成本从低到高的排序为：平单轴支架<固定可调支架<固定支架。平单轴支架度电成本最低，具有较好的收益，固定可调支架次之，固定支架最高。

项目业主、设计院、设备厂家都有各自支架选型的经验和偏好，就此分享一些笔者自己的经验以供参考：

• （1）固定支架：其技术成熟，运行稳定，运维简单，适宜低纬度地区，或者辐射量对倾角不敏感的地区；运维难度大的地区；具有高温高湿、盐碱腐蚀、多风沙空气等复杂气候环境，或气象灾害频发的区域，如菲律宾、越南每年有台风影响，优先使用固定支架；
• （2）固定可调支架：技术相对较成熟，有手动、电动等多种调节方式，适宜高纬度地区，或者辐射量对倾角敏感的地区，相比固定支架价格略高0.05元/W左右。一年至少调整2次，年发电量增益在5%左右，若一年调整4次发电量增益更高，但会相应增加人工成本；
• （3）跟踪支架：首选平单轴，其发电量高，单位度电成本低，价格相比固定支架贵0.2元/W-0.4元/W左右，年发电量增益在10%-15%左右，在投标的时候很有优势，但是受其结构影响，受风时组件抖动较严重，系统故障率稍高，对于复杂气候环境及运维难度大的区域应提高IP防护等级、增加防护措施，还是建议少用；
• （4）尽量减少支架混装比例，对于采购、安装、运维各阶段都会增加负担。

倾 角 计 算

光伏电站的倾斜角是光伏组件表面与地表水平面之间的夹角。电站设计时，一般参考不同倾斜角度下全年累计辐射量历史数据，选择辐射量最高的角度作为最佳倾角设计。

一些总结：

• （1）最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，以赤道为基准点，地理纬度与最佳倾斜角度数成同向增大。
• （2）最佳倾角是一个角度区间，符合抛物线的分布规律，接近区间的时候发电量逐步上升，超过区间后发电量逐步降低。区间内偏差一两度总辐射差别不大，但是对前后排间距影响较大，固定支架设计时倾向于在区间内选择最小的角度，可节省用地面积。
• （3）固定可调式倾角的方案采用每隔一段时间调节组件倾斜面的角度，使之在此时间段内接收到的太阳辐射最大。一年最少调整2次，即4月-9月夏季太阳高度角较高，组件角度调小；10月-次年3月冬季太阳高度角较低，组件角度调高，在国内一般4月末和9月末进行调整。
• （4）跟踪支架自动跟踪最佳倾角，跟踪角度为-45°~45°。但考虑风荷载和雪荷载等当地的气候条件后，需要对跟踪角度进行一定的限制。

我国重点城市光伏最佳倾角速查

下面我国重点城市光伏最佳倾角参考值，以及按照79%的系统效率，年等效满负荷小时数参考值，供速查使用。

如果条件有限，也可以根据当地纬度粗略确定光伏组件的最佳倾斜角：

• （1）纬度为0°~25°时，倾斜角等于纬度;
• （2）纬度为26°~40°时，倾斜角等于纬度加上5°~10°;
• （3）纬度为41°~55°时，倾斜角等于纬度加上10°~15°;
• （4）纬度为55°以上时，倾斜角等于纬度加上15°~20°。