水平屋面光伏系统固定安装最佳倾角的算例

水平屋面光伏系统固定安装最佳倾角的算例

韩等存

（四川宏达石油天然气工程有限公司四川省成都市611700）

摘要：屋面光伏电站安装方式按照屋面形式主要分为水泥平屋面和彩钢屋面，本文通过实例对水泥平屋面光伏系统固定式安装的最佳倾角进行了计算，得出了针对本实例的水泥平屋面光伏系统固定式安装时的最佳倾角，对比了屋面最佳倾角和规范推荐倾角以及计算机模拟最佳倾角之间的差异。

关键词：水泥平屋面；光伏；固定式；最佳倾角

1实例概况

某分布式光伏发电项目，位于北纬41.12°。利用园区100多栋建筑物屋顶建设分布式光伏电站，园区大部分建筑物具有相同参数（33m*18m)、坐北朝南、屋顶为现浇式水泥平屋面（以下均简称“屋面”），拟采用国内常规组件型号：270W多晶硅组件，1.64*0.992*0.05m（长*宽*厚），固定倾角正南向安装，全额上网。

2倾角计算

2.1安装容量计算

根据《光伏发电站设计规范》中规定：光伏方阵各排、列的布置间距，无论是固定式还是跟踪式均应保证全年9：00～15：00（当地真太阳时）时段内前、后、左、右互不遮挡，也即冬至日当天9：00～15：00时段内前、后、左、右互不遮挡。

固定式布置的光伏方阵，在冬至日当天太阳时9：00～15：00不被遮挡的间距如图1所示，可由以下公式计算：

由上式可知，光伏阵列间距受光伏组件参数、阵列倾角、和项目地理位置影响，而不同的间距会造成屋面组件的安装数量不同，考虑到光伏组件参数和项目地理位置确定，上式可化简为：

可见，屋面光伏组件安装数量、安装容量均受到安装倾角的影响。

屋面光伏组件的安装容量随着安装倾角的改变呈阶梯变化，总体上随着安装倾角的增大，安装容量减小，这是由于倾角增大，在冬至日形成的阴影范围增大。为避免光伏阵列之间遮挡，阵列前后间距增大，造成了前后方向上光伏组件数量减少，在左右方向光伏组件数量不变的情况下，屋面总体组件安装数量和安装容量减少。

2.2发电量计算

根据《光伏发电站设计规范》中规定：光伏发电站上网发电量可按下式计算：

上式中，综合效率系数受多方面因素影响，其中一个重要因素就是光伏方阵的倾角，不同的倾角会导致光伏组件所在倾斜面上接收到的太阳辐射量（包括直接太阳辐射量、散射辐射量、地面反射辐射量）有所差异，最终导致光伏发电站的发电量有所不同。

鉴于目前光伏系统设计软件技术比较成熟，因此屋面光伏系统的发电量通过计算机软件计算发现，水平屋面上的光伏系统在年均发电量取得最大值时，最佳安装倾角为6°；随着安装倾角的变化，年均发电量呈阶梯变化，总体随着安装倾角的增大，年均发电量减小；在单个阶梯区间内，年均发电量随着安装倾角的增大而增大，但是在安装倾角增大到一定值时（面积不受限制时的最佳安装倾角附近），年均发电量随着安装倾角的增大而减小。

安装面积不受限制时（相近纬度地区的光伏系统最佳安装倾角33.7°（规范推荐），计算机模拟最佳安装倾角为38°），

结论：

水平屋面光伏系统的最佳安装倾角远小于安装面积不受限制时的最佳安装倾角。

参考文献：

[1]杨金焕，固定式光伏方阵最佳倾角的分析[J].太阳能学报，1992，13（1）：86-92.

[2]白建波.太阳能光伏系统建模、仿真与优化[M].电子工业出版社,2014.