一个双轴跟踪电站的实证分析

随着技术的发展和成本的降低,逐日旋转的跟踪式光伏支架已经在各类光伏电站中得到广泛应用,其中全自动双轴跟踪支架是各类跟踪式支架中发电量提升效果最明显的,但对于双轴跟踪支架的具体发电量提升效果,行业内缺乏足够的、科学的实际测量数据。以下就针对安装在山东省潍坊市的一个双轴跟踪光伏电站2021年的实际发电数据,来做一个双轴跟踪系统发电提升效果的简单分析。

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(双轴跟踪支架无固定阴影遮挡,地面植物生长良好)

简介太阳电站

安装位置:山东朝日新能源科技有限公司

经度和纬度:东经 118.98°,北纬 36.73°

安装时间:2020年11月

项目规模: 158千瓦

光伏组件:400 块 晶科395W双面光伏组件(2031*1008*40mm)

逆变器:3台锦浪 36kW逆变器和1台锦浪 50kW逆变器

太阳能跟踪系统安装数量:

36台ZRD-10全自动双轴太阳能跟踪系统,每台安装10块太阳能组件,占总装机容量的90%。

1台ZRT-14(15度倾角)斜单轴太阳能跟踪系统,安装14块光伏组件。

1台ZRA-26固定可调式太阳能支架,安装26块光伏组件。

地面情况:草地(背面发电增益按照5%)

年组件清洗次数2021年:3次

S系统距离:

东西9.5米/南北10米(中心到中心距离)

如下布局图所示

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发电量总览:

以下是通过锦浪云得到的此电站2021年实际发电数据统计,158kW的电站2021年总发电量为285396千瓦时,年满发小时数为1806.3小时,换算为1MW的年发电量为1806304千瓦时。潍坊市的平均年有效利用小时数约为1300小时,按照双面组件在草地上背部增益5%核算,潍坊市固定最佳倾角安装的1MW光伏电站年发电量应该在1365000千瓦时左右,由此核算此跟踪电站相对于固定最佳倾角电站的年发电量增益为1806304/1365000 = 32.3%,此数据超出我们以往对于双轴电站发电量增益30%的预期。

2021年此双轴电站发电量干扰因素:

1. 组件清洗次数较少
2. 2021年属于明显雨水偏多的年份
3. 受场地面积影响,南北方向系统间距偏小
4. 有3台跟踪支架始终在做老化试验(每天24小时不断的在东西和南北方向来回旋转),对整体发电量有不利影响
5. 有10%的组件安装在固定可调支架(发电量提升效果约为5%)和斜单轴支架(发电量提升效果约20%)上,拉低了双轴的发电量提升效果
6. 电站的西面有车间带来较多遮挡,南面也有泰山石带来的少量遮挡(2021年10月份对易被阴影遮挡组件加装我公司的功率优化器后,对于减小阴影遮挡对发电量的影响有显著帮助),如下图:

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以上干扰因素叠加,会对此双轴电站的年发电量带来较为明显的影响,也考虑到山东省属于光照资源三类地区,由此可推断,在无干扰因素的情况下,双轴跟踪系统的实测发电量提升可以达到35%以上。明显超过通过PVsyst等模拟软件测算得出的发电量增益。

 

 

2021年发电收益:

此电站所发电量约82.5%用于工厂生产经营,余下17.5%上网,根据此公司的平均用电成本0.72元/度和上网电价补贴0.3949元/度核算,2021年度的发电收益约为18.8万,按照当初建设时约3.6元/W的建设成本,仅需3年左右即可收回成本,效益非常可观!

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双轴跟踪电站超出理论预期的分析:

在双轴跟踪支架的实际应用中,有许多有利因素是软件模拟上无法考虑到,例如:

双轴电站经常处在运动中,倾角更大,不利于灰尘堆积

下雨时,双轴跟踪系统可以调节到倾斜的利于雨水冲刷的角度,利于组件清洁

下雪时,双轴太阳能跟踪系统电站可设置较大倾角,有利于雪滑。尤其是寒潮大雪过后的晴天,对发电十分有利。对于一些固定支架,下雪时,可将双轴电站设定在较大的倾斜角度,有利于积雪滑落。尤其在寒潮大雪天气过后的晴天,是非常有利于发电的天气,而一些固定支架,如果没有人为的去清扫积雪,将有可能几个小时甚至几天都因积雪覆盖组件而无法正常发电,发电损失很大。

跟踪支架,尤其是双轴跟踪支架,架体更高,底部更空旷明亮,通风效果也更好,有利于充分发挥双面组件的发电效力

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以下是针对某些时间发电数据的有趣分析:

从柱状图看,五月份无疑是全年发电的最高峰月份,五月太阳辐照时间长,晴天较多,且平均温度相对于六月和七月较低,是实现其良好发电效率的关键因素。另外,虽然5月的太阳辐射时间不是最长的,但太阳的辐射量却是全年最高的月份之一,因此五月份发电量高是在情理之中的事情。

 

 

 

 

五月份的28日也创造了2021年度单日发电量之最,满发超9.5个小时

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十月份是2021年度发电量的最低谷月份,仅有五月份发电量的62%,这与2021年度此电站所在城市在10月份遭遇历史罕见的多阴雨天气有关。

 

 

 

 

另外单日发电功率之最,发生在2021年之前的2020年12月30日,这一天中有近3个小时的组件发电功率超过了组件STC额定功率,最高时可达108%,主要原因是寒潮过后,天气晴朗,空气清洁,气温寒冷,当日正午的最高温度只有-10℃

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下图是一个典型的跟踪支架单日发电曲线图,相对于固定支架的发电曲线,其发电曲线更加平缓,其在中午时间的发电效率与固定支架相差不大,主要提升的是上午11点以前和下午13点以后的光伏电站发电量。如果考虑峰平谷电价的话,跟踪支架发电量提升较好的时间段,大多与峰值电价的时间段相吻合,这样就使其在电价收益上的增益更加领先于固定最佳倾角支架。

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发布时间:2022年3月24日