不同布板方式下发电量与辐射类型的关系分析

林庆城，张传名，张涛

（九州能源有限公司，广州510700）

1 引言

目前，在工商业用户屋面采用的光伏组件支架形式，主要有塑料支架、双板横/纵向支架、纯檩条支架、彩钢瓦夹具支架等多种形式。其建设施工成本不同、运行维护成本不同、对阴影和高温的抵抗作用不同、面积利用率不同甚至对总辐射的有效转化能力也不尽相同[1]。本文主要研究纯檩条支架与双板横向支架两种不同布板方式在四月到九月期间的发电量与不同辐射类型的关系。

2 实验方案描述

实验数据每15min 记录一次取值，主要实验数据流向如下：

①逆变器MPPT->逆变器通讯板->数据采集器->九州光伏云平台。

②环境监测传感器->环境监测仪->数据采集器->九州光伏云平台。

涉及的实验仪器配置：

①三晶SuntrioPlus33K 逆变器3 台，额定输出功率30kW。

②锦州阳光PC-2-T2 气象仪1 台，配有14°倾角总辐射计、水平总辐射计、空气温度计、组件温度计、风速风向计、湿度气压计，标称误差小于5%。

③九州云平台和配套采集器一套，平均无故障时间＞10000h。

④无锡尚德电力STP280-20/Wfw 高效多晶组件72 片，标称公差±5W。

实验布置方案：

①将纯檩条支架（水平）上的48块STP280-20/Wfw 组件，分两路组串接入第一台SuntrioPlus33K 型逆变器的1 号MPPT。

②将双板横向支架（最佳倾角，14°）上的48块STP280-20/Wfw 组件，分两路组串接入第二台SuntrioPlus33K 型逆变器的1 号MPPT[2]。

③气象仪布置在楼梯间无阴影遮挡处。

④通讯异常、跳闸、逆变器故障数据不取。

3 实验数据分析

①在对上述两个类型光伏支架每kW 装机容量每日发电量进行计算，其公式为：分日统计不同支架对应组串所属MPPT 每15min 取值的直流电压(V)×支架对应组串所属MPPT每15min 取值的直流电流(A)/4000/组串装机容量（kW）。越接近夏至，水平布板的发电优势越明显且整体波动正相关度高。

第一，4～9月总体数据上，水平布板，每kW 装机容量发电总量相较最佳倾角布板高3.38%。

第二，将数据分为4.1～5.31，6.1～7.31，8.1～9.29 三个期间，平均太阳高度角分别为81.4°、88.87°、75.05°。

期间 4.1～5.31 6.1～7.31 8.1～9.29水平布板发电量优势 2.9%7.2%1.33%

第三，将数据分为4.1～4.30，5.1～5.31，6.1～6.30，7.1～7.31，8.1～8.31，9.1～9.29 三个期间，平均太阳高度角分别为76.87°、85.97°、89.83°、87.93°、80.38°、69.72°。

期间 4.1～4.30 5.1～5.31 6.1～6.30 7.1～7.31 8.1～8.31 9.1～9.29水平布板发电优势 0.8%4.5%7.3%7.2%4.1%-1.2%

②进一步地展开数据，加入总辐射量和直射辐射含量的影响因素。

同时考虑水平/最佳倾角总辐射量，及各倾角组件相对其倾角的辐射转化能力。

4月至9月，太阳高度角从72°升高至90°最终降至68°，水平面总辐射逐渐明显低于最佳倾角总辐射。辐射量单位为kW·h/m2，由环境监测仪每15min 得到的水平或最佳倾角瞬时辐射强度/4/1000 得到推测的当日的总辐射水平。

可得出4月至9月，太阳高度角逐渐降低，水平面总辐射逐渐明显低于最佳倾角总辐射。其单位为kW·h/kW，由支架对应组串所属MPPT 每15min 取值的直流电压(V) ×支架对应组串所属MPPT 每15min 取值的直流电流(A)/4000/环境监测仪每15min 得到的水平或最佳倾角瞬时辐射强度/4/1000 得到相应的辐射转化效率。

辐射转化效率与总辐射相关度较高，且呈负相关，辐射转化效率与辐射类型为正相关，但影响幅度不大。

可以得出，辐射类型对两类角度布板均有轻微影响，但影响均不如总辐射量明显。

③再进一步地展开数据，加入温度的影响因素。

考量发电效率与两组参数的关系：

第一，最高温度、最低温度、平均温度（气温）；

第二，最高温度、最低温度、平均温度（组件）。

通过分析可得出4月至9月，最高气温先升后降，最佳倾角组件温度随太阳高度角降低而升高。气温和组件温度逐渐上升，在辐射强烈的时间点，最佳倾角组件温度升高较气温明显。组件高度在辐射强烈，组件温度快速升高的情况下，对发电效率有较明显的负向增益。

4 结语

在清洗得当的情况下，以广州市黄埔区的气象条件，辐射构成类型对两类布板角度的组件不产生明显的发电效率影响。