
最佳傾角固定式(目前應用最廣泛);平單軸跟蹤式;斜單軸跟蹤式;雙軸跟蹤式;固定可調式。
不同的運行方式,最根本的區別就在于它們的發電量差異。當然,初始投資和運行維護成本也會有差別。
2010年的時候,我開始關注不同運行方式的比較,從某個支架廠家那里獲得了一些實測的數據,完成下圖。
從上圖可以看出,與最佳傾角的固定式安裝相比,水平單軸跟蹤的發電量提升了17%~30%,傾斜5°單軸跟蹤的發電量提升了21%~35%,雙軸跟蹤的發電量提升了35%~43%。但不同緯度下,各種運行方式的發電量提高率顯然是不一樣的。大致有幾個規律:
1)最佳傾角固定式(以下簡稱“方式一”)在低緯度地區,由于最佳傾角較小,所以發電量提高很少(如在8°時,幾乎是不變的);在高緯度地區,最佳傾角大,發電量提高明顯(如在50°時,提高了約25%)。
2)平單軸跟蹤式(以下簡稱“方式二”)這種運行方式跟蹤了太陽一天之內入射角的變化,其對發電量的提高率,在低緯度地區要明顯優于高緯度地區。一般認為,這種運行方式更適合在緯度低于30°的地區使用,相對于“方式一”,可以提高20%-30%的發電。當然在高緯度地區,相對“方式一”也能提高接近20%。
3)斜單軸跟蹤式(以下簡稱“方式三”)這種運行方式顯然是結合了“方式一”和“方式二”的優點。如同“方式一”不適合低緯度地區一樣,這種運行方式在低緯度地區的表現并不比“方式二”好多少。因此,更適合高緯度地區。這種方式下,陣列兩側的支撐結構(支架、轉動軸)受力肯定是不一樣的。由于高緯度地區的最佳傾角較大,如果采用“最佳傾角斜單軸”,則兩側受力不均衡就會很大。因此,工程中一般會采用一個較小的傾角。
4)雙軸跟蹤式(以下簡稱“方式四”)由于跟蹤了太陽一天之內、一年之內的入射角的變化,這種方式對發電量的提高顯然是最高的。
5)固定可調式(以下簡稱“方式五”)這種運行方式是根據太陽一年之內入射角的變化調整支架傾角,從而實現發電量的提高。從去年開始比較流行,下文會著重說明。
那不同運行方式是如何提高發電量的呢?來兩個實際數據做的圖(說明:圖片來自于王斯成老師ppt)。
各種運行方式一年之內各月發電量差異
從上圖可見,相對于水平面輻射:
固定式提高了春、秋、冬三季的發電量,而犧牲了夏季的發電量;
單軸跟蹤的曲線與水平面曲線幾乎是完全平行的;
雙軸跟蹤相對與單軸跟蹤,提高了春、秋、冬三季的發電量。各種運行方式一天之內各時刻發電量差異(武威、5月中旬)
從上圖可以看出:
跟蹤式(單軸、雙軸)相對與固定式,提高了早晚的發電量;
由于是春季的數據,所以中午的發電量,雙軸與固定式相當,高于單軸。
從前文來看,無論怎么比,跟蹤式的都比固定式的發電量好,那為什么固定式仍是大家最喜歡的運行方式呢?
其一,初始投資、占地、運維成本
無論是支架投資還是相同裝機容量的占地,還是運行維護成本,都遵循如下規律:雙軸跟蹤式>斜單軸跟蹤式>平單軸跟蹤式>固定可調式>最佳傾角固定式如一個10MW的項目,按25年平均滿發小時數1300h來考慮,投資增加0.1元/W,則需要增加凈收益(年發電量提高增加的收入-運維成本)約10萬元才劃算(按0.95元/kWh的電價,發電量大約提高0.81%可獲得10萬元收入)。如,平單軸跟蹤投資大約增加1元/W,需要未來每年凈收入增加100萬可以持平;而發電量大約提高20%,大約能提高240萬的收入!就算考慮一年多幾十萬的運維費用,也是劃算的。那為什么大家不用呢?
其二,故障率與跟蹤精度
跟蹤式故障率高是大家普遍反饋的問題。我國現有的光伏電站主要在西北,風沙大,對跟蹤軸的損害特別大。一旦出現鼓掌,別說發電量提高了,就連基本的發電量都保障不了!我并沒有拿到具體的統計數字,但了解的幾個電站,大家都覺得跟蹤式的容易壞。除了故障率,跟蹤精度也達不到理想值,尤其是雙軸跟蹤。因此,發電量的提高也就會低于當初的預期。
之所以把“固定可調式”單拎出來說,純粹因為去年以來,這種方式比較火。
下圖是青海某地一年采用3種角度和2種傾角的發電量情況。
采用三種不同角度時,各月發電量
相對于最佳傾角:
三種角度(每年調節3次),可提高發電量6.2%,前后間距要增加,占地面積會增大;
15°和36°(每年調節1次),可提高發電量2.9%,前后間距不變,占地面積不變;
55°和36°(每年調節1次),可提高發電量1.6%,前后間距要增加,占地面積會增大。
因此,采用固定式最佳傾角和一個較小的角度是比較合適的。前一段時間,跟無錫昊陽的張總做了個技術交流,我們一起比較了四種固定可調式的支架。
千斤頂式
液壓桿式
推桿式
圓弧式
根據電站運維人員反饋:傾角調節是件非常累人的事情,大家都不愿意去調,導致發電量低于預期值。個人感覺,昊陽的千斤頂式很好的解決了這一問題(沒有想做廣告?。。?。而且,據我們公司的現場施工人員反映,這種方式可以降低施工時的安裝難度。不知道固定可調式的故障率如何。