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在什么地方運用跟蹤式支架最適合?

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跟蹤式安裝方式確實能提高發電量,然而,并不是所有的地方,跟蹤式支架都能有很好的效果。那什么樣的條件,適合采用跟蹤式支架呢?
一、高“直射比“的地區

在進行太陽能資源分析時,“直射比”是一個非常重要的參數。
直射比= 水平面直接輻射:水平面直接輻射
跟蹤式支架,顧名思義,就是通過支架跟蹤太陽光的入射角度,盡量讓太陽光垂直于光伏組件。只有直接輻射比例大的地方,跟蹤才有意義。
與直射比相關的另外一個參數就是“法向直接輻射”,簡稱DNI,即一直垂直于太陽能入射方向的直接輻射。直射比大的地方,DNI也會相對偏大。下表為8個領跑者基地的直射比與DNI情況。

 


從上表可以看出,在直射比高的地區(包頭、烏海、張家口),DNI數值高于水平面總輻射,采用雙軸跟蹤,發電量會有較高的提升;在在直射比較低的地方(淮南、淮北、濟寧),雙軸跟蹤則效果不會很好。
下表為15個不同地點,采用雙軸跟蹤式安裝方式,與采用最佳傾角固定式相比,發電量提高比例的理論測算值。

 

 

 


圖1:直射比與發電量提高的相關性
從圖1可以看出,雙軸跟蹤式相對于固定式發電量的提高比例,與項目場址的直射比有較好的相關性,相關性系數達到0.96。
因此,在決定項目是否采用跟蹤式之前,一定要關注項目場址的直射比。
二、“低緯度”地區

1發電量的提升效果

緯度對跟蹤式的發電量提高影響很大。低緯度地區,平單軸會有較好的效果;高緯度地區,平單軸效果不明顯,需要斜單軸或雙軸跟蹤。
為了排除直射比的影響,從表2的15個樣本數據中,抽取了6個樣本,組成3組進行對比
緯度對跟蹤效果的影響,請看下圖:

 


注:斜單軸為最佳傾角斜單軸,下同。
 上表數據中,每組的兩個場址的直射比基本相同。
從平單軸相對于固定式增加的發電量來看,低緯度點的增加比例明顯高于高位度點。
從斜單軸相對于固定式增加的發電量來看,基本與直射比成正比;但從斜單軸相對于平單軸的增加量(差值一欄),可明顯看出,差值大,即斜單軸相對于平單軸的效果更好。
綜上所述,僅從發電量提高來看,低緯度地區,適合用平單軸;高緯度地區,適合用斜單軸或雙軸跟蹤。
2占地面積
以轉換效率為16%的光伏組件為例,不同形式、不同緯度下,1萬kW光伏方陣的占地面積如下表所示。
不同安裝方式下,光伏方陣占地面積的理論測算值(單位:hm2/萬kW)

 


 從上表可以看出,在高緯度地區,采用平單軸跟蹤的安裝方式,占地面積略有增加;但采用斜單軸、雙軸跟蹤式,占地面積將大大增加。在北緯40°地區,斜單軸跟蹤的占地面積幾乎為固定式的2倍。
在用地比較緊張、土地成本高的高緯度地區,不大適合用斜單軸、雙軸跟蹤式。
3小結
根據上文的分析,對于高緯度地區的項目,從提高發電量角度,宜采用斜單軸、雙軸跟蹤;但從占地面積的角度,斜單軸、雙軸跟蹤式會大大增加占地面積。
鑒于上述原因,在低緯度地區采用平單軸跟蹤,是相對不錯的方案;在高緯度地區,在土地成本比較便宜的情況下,可考慮采用斜單軸、雙軸跟蹤。
三、性價比分析

跟蹤式確實能提高發電量,但同時也會增加項目投資、運維成本。與固定式相比,跟蹤式的成本增加主要體現在三方面:1)支架成本提高,2)占地面積增加,3)運維費用增加。
1運維成本
1)相對于固定式支架,跟蹤式支架高度較高,清洗、維修難度較高,費用會增加;
2)跟蹤系統導致自耗電較高;
3)跟蹤系統故障率相對較高。
2占地面積
如前文所述,采用跟蹤式的安裝方式,占地面積大大增加,將提高項目的土地成本。
3性價比分析
以二類電價區(電價0.88元/kWh)1萬kW的項目為例,假設最佳傾角固定式的平均年滿發小時數為1200h,采用平單軸跟蹤發電量提高15%,采用雙軸跟蹤發電量提高25%。假設跟蹤式的運行維護成本不增加。
跟蹤式安裝方式的經濟性分析,請看下表:

 


 從上表可以看出,在上述假設條件下,1萬kW的項目,
采用平單軸跟蹤式安裝方式,每年會增加158萬元的收入,如果初始成本(包含基礎、支架、土地成本)增加低于1.55元/W,則采用平單軸跟蹤式相對劃算;
采用雙軸跟蹤式安裝方式,每年會增加264萬元的收入,如果初始成本增加低于2.59元/W,則采用平單軸跟蹤式相對劃算。
如果項目所在地的平均年滿發小時數高于1200h,則上述標準可以適當增加;如果低于1200h,上述標準需適當降低。如下表所示。
不同發電小時數情況下,跟蹤式收益提高的折現值

 


由于跟蹤式支架的價格一定。因此,在發電量高的地區,跟蹤式的經濟效益會更加明顯。
四、綜合分析

就跟蹤式安裝方式的使用條件來看:
高直射比的地方,采用跟蹤式將大大提高項目的發電量;
低緯度地區適合采用平單軸跟蹤,高緯度地區適合采用斜單軸或雙軸跟蹤。
就性價比來看:
在太陽能資源好、發電量高的地區,即年總輻射量高的地區,跟蹤式支架的性價比會更高。

 

2017年12月4日 20:13
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