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方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

Candela3D 10038

? ? ?山地項(xiàng)目，光伏方陣隨坡就勢(shì)布置后，方陣的實(shí)際傾角和方位角變的很燒腦，更給項(xiàng)目發(fā)電量的仿真帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

? ? ?下文通過(guò)一個(gè)山地光伏項(xiàng)目案例，在Candela 3D軟件進(jìn)行光伏方陣布置的基礎(chǔ)上，使用PVsyst進(jìn)行了相關(guān)研究，如輻射量、發(fā)電量、陰影損失等。
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? ? ?擬仿真的項(xiàng)目地位于江蘇射陽(yáng)，其經(jīng)緯度分別是33.76°，120.25°，海拔7m。光伏組件擬選擇440W單晶組件，通過(guò)Candela 3D軟件分析、布置后，可安裝數(shù)量為10816塊。裝機(jī)容量4.759MW。
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(1）三維模型建立
? ? ?圖1為通過(guò)Candela 3D軟件布置后的方陣效果圖局部，光伏組件采用縱向雙排安裝，單個(gè)支架安裝組件26塊，26塊組件為一串。Candela3D在按設(shè)定條件進(jìn)行日照、坡度分析之后，自動(dòng)劃分布置區(qū)域，并根據(jù)地形自動(dòng)完成方陣布置。
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方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖1
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? ? ?將Candela 3D模型導(dǎo)出為PVsyst可識(shí)別的格式，并導(dǎo)入到PVsyst軟件。導(dǎo)入PVsyst后效果如圖2所示。方陣和山體用兩種顏色表示以區(qū)分。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖2
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? ? ?圖3和圖4分別為側(cè)視圖，從圖可知，山體的坡角有30度左右。光伏組件與坡面有一定的夾角。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖3

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖4
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(2）陰影分析
? ? ?通過(guò)PVsyst陰影分析，可得到不同時(shí)刻的陰影，如圖5所示為冬至日上午8點(diǎn)半時(shí)刻，陰影遮擋系數(shù)為0.057。

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▲?圖5 冬至日上午08:30分 Shading factor 0.057
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? ? ?圖6為冬至日上午10點(diǎn)15分的遮擋情況，可以看出方陣前后排沒(méi)有遮擋，山體也不會(huì)對(duì)方陣造成遮擋。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖6 冬至日上午10:15分 shading factor 0.0001
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(3）實(shí)際傾角、方位角分析
? ? ?由于山體的各個(gè)坡面的方位角和坡角不完全一致，因此導(dǎo)入PVsyst以后，軟件內(nèi)置工具可對(duì)陣列朝向和傾角進(jìn)行分析，如圖所示，方陣的方位角從南偏東40°到南偏西40°不等，組件的傾角從0°到33°不等。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖7
? ? ? ?上圖橫坐標(biāo)是方位角，縱坐標(biāo)是傾角，其曲線是一條倒立的拋物線。實(shí)際上在發(fā)電量分析的時(shí)候，不太可能一個(gè)方位一個(gè)傾角作為一個(gè)sub-array去模擬，因此有必要將方位角和傾角在某一個(gè)范圍內(nèi)的進(jìn)行歸總，以便更好的進(jìn)行仿真。
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? ? ?如輸入一定的閾值，軟件可根據(jù)此范圍進(jìn)行分類(lèi)。對(duì)于此案例，我們將其分為8種。每一種都對(duì)應(yīng)了不同的方位角和傾角。對(duì)于整體的方陣而言，有一個(gè)平均值，平均方位角為5.8°，平均傾角為27.3°，實(shí)際角度或方位角與平均值相比，平均偏差為9.2°，最大偏差為21.4度。
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(4）方位角是否分組對(duì)輻射計(jì)算的影響
? ? ?有時(shí)候工程師會(huì)圖省事，只按山地方陣的平均角度去建立仿真，并不按上文方法對(duì)方位進(jìn)行分組，這將影響到輻射量的計(jì)算。
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? ? ? 若只按一種傾角方位，光伏方陣斜面的輻射量為1453.2kWh/m2，而使用8種不同方位傾角的情況下，斜面輻射量最小1412.5 kWh/m2，最高1454.7 kWh/m2，將方陣的面積作為權(quán)重，可得到加權(quán)后單位面積的輻射量，為1440.7 kWh/m2。下降幅度為0.86%。因此若只按一種角度和朝向計(jì)算，輻射量會(huì)偏高。
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圖為兩種不同仿真方法的各月陣列斜面輻射量比較。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖8
(5）發(fā)電量仿真
? ? ?若只按一種傾角方位，組串?dāng)?shù)量416串，逆變器使用26臺(tái)160kTL，容配比為1.14。
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? ? ?當(dāng)使用8種不同方位傾角時(shí)，由于組串?dāng)?shù)量不同，逆變器接入數(shù)量和容配比也會(huì)不同，具體可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配比，以下為其中一種配比方案。

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

? ? ?除逆變器配置不同外，其他參數(shù)均保持一致。經(jīng)過(guò)仿真模擬以后，可對(duì)損耗圖進(jìn)行對(duì)比。
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? ? ?當(dāng)使用一種傾角方位時(shí)，除斜面輻射偏高1%外，陣列的前后遮擋損失增加0.1%，IAM損耗降低0.1%。失配損失增加0.1%。由于使用組串式逆變器，失配損失區(qū)別不明顯。
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方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖9

方位分組對(duì)山地光伏發(fā)電量仿真的影響

▲?圖10
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? ? ?最后我們看下兩者的發(fā)電量，若使用8種不同方位進(jìn)行仿真，首年發(fā)電量為5698MWh，若使用一種角度，發(fā)電量為5743MWh，此數(shù)值高0.78%，從前面可知，主要取決于輻射量的增加。
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▲?圖11
(6）小結(jié)
? ? ?文中基于Candela 3D軟件得到的光伏陣列布置模型，使用PVsyst軟件進(jìn)行了仿真，由于山地電站光伏陣列存在不同的傾角和方位角，文中對(duì)兩種不同的仿真方法進(jìn)行了對(duì)比。
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? ? ?案例結(jié)果表明，對(duì)光伏方陣根據(jù)角度、方位角進(jìn)行細(xì)化分組，分別配比逆變器，PVsyst發(fā)電量仿真結(jié)果將低于不分組約1個(gè)百分點(diǎn)。
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? ? ?需要說(shuō)明的是：兩種方案的發(fā)電量差距會(huì)隨著項(xiàng)目有所不同。一般來(lái)說(shuō)場(chǎng)地東西向坡度較大，或者項(xiàng)目的緯度較高，兩種方案會(huì)越發(fā)明顯。
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? ? ?傳統(tǒng)的山地光伏電站軟件在布置上尚存在一些問(wèn)題，而基于Candela3D導(dǎo)出的模型在PVsyst軟件仿真兼容性強(qiáng)，完美匹配PVsyst三維模塊，仿真運(yùn)行速度快。因此，筆者認(rèn)為，在山地電站布置和仿真領(lǐng)域，Candela3D+ PVsyst將是比較理想的組合。
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