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固定傾角               斜單軸跟蹤
 

該電站位于我國(guó)西北地區(qū)，屬于中緯度范圍。整個(gè)電站有10MW子陣采用固定傾角方式安裝，另外10MW子陣采用斜單軸跟蹤方式安裝，其具體裝機(jī)信息見(jiàn)下表所示。

表1 斜單軸子陣與固定式子陣裝機(jī)信息表

從表1可以看出：

1)斜單軸子陣與固定式子陣的組件裝機(jī)容量基本相同;

2)斜單軸子陣與固定式子陣的主要設(shè)備配置中，其逆變器最大轉(zhuǎn)換效率、歐洲效率和組件轉(zhuǎn)換效率均差異不大，因此可以通過(guò)兩者之間發(fā)電量的對(duì)比來(lái)分析斜單軸和固定傾角安裝方式的優(yōu)劣。

從季節(jié)變化看發(fā)電量的差異

該電站于2013年8月份并網(wǎng)運(yùn)行，選取2013年9月至2016年7月期間歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)斜單軸子陣比固定式子陣發(fā)電等價(jià)時(shí)(等效利用小時(shí)數(shù))高7.95%~14.21%。而在整個(gè)統(tǒng)計(jì)周期中，斜單軸子陣比固定式子陣的發(fā)電等價(jià)時(shí)高12.63%，具體分析結(jié)果見(jiàn)下表所示：

表2 斜單軸子陣與固定式子陣發(fā)電量對(duì)比表

從表2中可以看出：

在2013年9至12月期間，斜單軸子陣的發(fā)電等價(jià)時(shí)比固定式子陣僅高出7.95%，明顯低于其他年份的提升值。下面將深入逐月對(duì)比斜單軸子陣和固定式子陣的發(fā)電等價(jià)時(shí)，進(jìn)行季節(jié)性變化分析，找出2013年9月至12月斜單軸發(fā)電量提升比例偏低的真正原因。具體各月的對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)下表所示。

表3 斜單軸子陣與固定式子陣各月發(fā)電等價(jià)時(shí)對(duì)比表

備注：

1)表3中各月發(fā)電等價(jià)時(shí)為統(tǒng)計(jì)周期(2013年9月至2016年7月)內(nèi)各個(gè)月份等價(jià)發(fā)電時(shí)的平均值。

2)自2015年以來(lái)，該電站存在限電情況，但整體上斜單軸與固定式子陣的限電情況一致，不存在只限發(fā)斜單軸子陣或者只限發(fā)固定式子陣的情況。

從表3可以看出：

夏季斜單軸子陣比固定式子陣發(fā)電等價(jià)時(shí)至少高出18%，而冬季斜單軸子陣比固定式子陣發(fā)電等價(jià)時(shí)高出比例不超過(guò)8%，說(shuō)明斜單軸子陣的發(fā)電量提升存在顯著地季節(jié)性變化。

其根本原因是：相對(duì)于水平安裝方式，固定傾角式子陣組件表面，在夏季犧牲了部分太陽(yáng)輻射能量，而提高了冬季的太陽(yáng)輻射能量，使得組件表面全年接收的太陽(yáng)輻射能量相對(duì)比較均衡。而斜單軸子陣組件表面可以顯著提升各個(gè)月份的太陽(yáng)輻射能量(見(jiàn)圖1)，因此斜單軸子陣較固定式子陣夏季的發(fā)電量提升比例最大，冬季發(fā)電量提升比例相對(duì)最小。

圖1 斜單軸子陣與固定式子陣各月輻射量對(duì)比圖
 

從設(shè)備故障看發(fā)電量的差異

由于設(shè)備故障也會(huì)影響子陣的發(fā)電量，并且不同的故障，導(dǎo)致的子陣發(fā)電量損失程度不一樣，因此，需要全面分析整個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)(2013年9月至2016年7月)斜單軸子陣與固定式子陣的設(shè)備故障頻次。

由于光伏系統(tǒng)所有的故障都會(huì)體現(xiàn)在組串電流上，因此本小節(jié)通過(guò)分析斜單軸子陣和固定式子陣中逆變器以下設(shè)備缺陷狀況來(lái)評(píng)估兩種安裝方式的故障影響程度。

對(duì)斜單軸子陣和固定式子陣的缺陷信息進(jìn)行分類(lèi)，其中斜單軸子陣中影響發(fā)電量的缺陷信息只有三類(lèi)，具體為支路電流偏低、支路電流為零和支架不跟蹤故障;固定式子陣中影響發(fā)電量的缺陷只有兩類(lèi)，具體為支路電流偏低和支路電流為零故障。具體的故障頻次統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下圖2所示。

圖2 斜單軸子陣與固定式子陣故障對(duì)比圖
 

從圖2中可以看出：

斜單軸子陣的故障頻次遠(yuǎn)高于固定式子陣。在統(tǒng)計(jì)周期中，斜單軸子陣共發(fā)生故障1467次，其中支架不跟蹤故障發(fā)生1064次(占比72.5%)，而同期固定式子陣共發(fā)生故障160次，斜單軸子陣故障頻次是固定式子陣的9倍。

由此可見(jiàn)，斜單軸子陣的故障發(fā)生頻次遠(yuǎn)高于固定式，且支架不跟蹤故障占比較大，這是造成斜單軸子陣實(shí)際發(fā)電量提升低于理論值的一個(gè)主要原因。

分析總結(jié)

基于上述的研究分析，在整個(gè)統(tǒng)計(jì)周期(2013年9月至2016年7月)中，斜單軸子陣與固定式子陣的發(fā)電量對(duì)比結(jié)論如下：

1) 斜單軸子陣發(fā)電等價(jià)時(shí)比固定式子陣高12.63%，但遠(yuǎn)低于理論上斜單軸比固定式發(fā)電量高20%~25%這一幅度。

2) 夏季斜單軸子陣比固定式子陣的發(fā)電量提升比例超過(guò)18%，而在冬季斜單軸子陣比固定式子陣的發(fā)電量提升比例不超過(guò)8%。

3) 斜單軸子陣的故障頻次顯著高于固定式子陣，其中斜單軸子陣中支架不跟蹤故障占比72.5%。

基于該電站長(zhǎng)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果，斜單軸比固定式安裝方式整體上發(fā)電量提升超過(guò)10%，但低于理論期望值，并且斜單軸的故障率明顯高于固定式。

因此，在光伏電站建設(shè)時(shí)，一方面要考慮站點(diǎn)輻射資源狀況(輻射量、直射比等)，另一方面要綜合考慮斜單軸與固定式兩種安裝方式的建設(shè)成本、人員配置以及后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，最終合理選擇系統(tǒng)安裝方式。