应用于高原山地光伏电站的平单轴光伏发电跟踪系统的优化

叶升鹏，张 新，姜 超，白梁儒，杨 浩

(中广核新能源投资(深圳)有限公司四川分公司，成都 610031)

0 引言

随着《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的发布，并结合我国“2030年碳达峰，2060年碳中和”的能源布局远景目标，预计在2025年末，我国光伏发电的装机规模有望超过500 GW。由于平原低海拔地区的人口密度大、可利用土地面积少、土地审批难度大、租赁成本高，且太阳能资源相对匮乏，因此，随着光伏产业的不断发展和扩大，太阳能资源相对丰富、海拔较高、地形较为复杂的高原山区成为当前光伏发电开发的重点区域。此外，由于光伏发电标杆上网电价不断下降，作为提高光伏发电系统发电效率的有效手段，光伏发电跟踪技术将被广泛运用。光伏发电跟踪技术通过控制光伏组件对太阳直射光线的持续追踪，以便在相同的光伏组件容量下获取更多的太阳辐照量，从而实现光伏发电系统发电效率的提升，并提高项目收益率。

目前，光伏发电跟踪系统的设计和应用依然处于初期阶段，其在设计和运行方面暴露出了较多问题。基于此，本文以我国西部地区某高原山地光伏电站为例，对该电站采用的平单轴光伏发电跟踪系统的实际运行状况进行了深入研究和分析，并对该系统采用的常规反阴影遮挡跟踪策略进行了优化，设计了坡地反阴影遮挡跟踪策略，从而提高了平单轴光伏发电跟踪系统的稳定性，并提高了光伏电站的发电量。

1 光伏发电跟踪系统的概述及应用现状

1.1 光伏发电跟踪系统的介绍

光伏发电跟踪系统能使光伏组件正面的朝向根据光照情况进行调整，清晨和傍晚时段可减小光伏组件与太阳直射光线之间的夹角，以获取更多的太阳辐照量，从而有效提高光伏发电跟踪系统上安装的光伏组件的光电转换效率。有实验室数据表明，在同等装机容量且占地面积基本不变的情况下，与采用固定式光伏支架的光伏发电系统相比，采用平单轴光伏发电跟踪系统的光伏发电系统的发电效率得到大幅提升，约可提高20%～25%[1]。

1.2 平单轴光伏发电跟踪系统的工作原理

目前，山地光伏电站中使用率最高的光伏发电跟踪系统是平单轴光伏发电跟踪系统。平单轴光伏发电跟踪系统通过电机驱动摆臂或齿轮，从而带动钢结构支架上的转动轴转动；光伏组件固定安装在钢结构支架上，随着转动轴的转动，光伏组件按照东西方向进行跟踪[2]，以此实现光伏组件正面对太阳直射光线的持续跟踪；平单轴光伏发电跟踪系统的支架以南北方向排布。

1.3 平单轴光伏发电跟踪系统的典型设计

由于我国位于北半球，根据太阳的运行规律，一年中冬至日时太阳高度角最小，夏至日时太阳高度角最大，并且一天中的太阳高度角在不断变化。经过理论计算并结合长期的运行经验可以知道，平单轴光伏发电跟踪系统的典型设计为其以南北向固定安装于山地坡面上，并进行东西向跟踪，跟踪角度范围为±45°[3]。

2 平单轴光伏发电跟踪系统在高原山地光伏电站中应用时存在的问题及分析

虽然平单轴光伏发电跟踪系统的结构灵活多变，可适用于各类光伏电站，但在实际的光伏发电项目建设中，受地形坡度、施工过程、安装质量等因素的影响，平单轴光伏发电跟踪系统普遍存在可靠性较低的情况，这会导致光伏发电系统的发电能力下降。

2.1 平单轴光伏发电跟踪系统对其基础的破坏

对实地检测的数据进行分析后发现，大量的平单轴光伏发电跟踪系统在跟踪运行时，其跟踪角度极限值超过了±45°这个范围，这会影响光伏发电跟踪系统的可靠性和稳定性。为此，对平单轴光伏发电跟踪系统进行不同情况下的力学分析，以研究该情况对其基础产生的影响。

在不考虑地形坡度影响的情况下，即当平单轴光伏发电跟踪系统安装在水平面上时，其力学模型如图1所示。图中：F为电机作用在摆臂上的力；Fx为摆臂所受合力在水平方向上的分力；Fy为摆臂所受合力在垂直方向上的分力；G为该平单轴光伏发电跟踪系统上安装的所有光伏组件的自身重力；L1为平单轴光伏发电跟踪系统转动轴受力点至光伏组件重心间的长度；L2为平单轴光伏发电跟踪系统转动轴受力点至摆臂下端的长度；α为光伏组件和水平面之间的夹角。

图1 平单轴光伏发电跟踪系统安装在水平面上时的受力分析Fig. 1 Force analysis of horizontal single-axis PV power generation tracking system installed on horizontal plane

在不考虑地形坡度影响的情况下，即当平单轴光伏发电跟踪系统安装在水平面上时，其摆臂受到的作用力可表示为：

在考虑地形坡度的情况下，当平单轴光伏发电跟踪系统安装在东西方向的斜坡上时，受山地坡度的影响，斜坡面和水平面之间会存在一定的夹角，即坡度角β。此时平单轴光伏发电跟踪系统的力学模型如图2所示。

图2 平单轴光伏发电跟踪系统安装在东西方向斜坡上时的受力分析Fig. 2 Force analysis of horizontal single-axis PV power generation tracking system installed on East-West slope

在考虑地形坡度的情况下，当平单轴光伏发电跟踪系统安装在东西方向的斜坡上时，其摆臂受到的作用力可表示为：

从式(1)可以看出，当平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度为0°时，摆臂在水平方向上受到的作用力为零；在平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度由0°上升至45°的过程中，摆臂受到的作用力不断增大，当跟踪角度达到45°时，摆臂所受的作用力达到设计上限值。在考虑地形坡度这一概念后，摆臂所受的作用力会大于其在水平面上时所受的作用力，从而使平单轴光伏发电跟踪系统实际的跟踪角度超过其在水平面上时设计的跟踪角度。

地形坡度越大，摆臂受到的作用力越突出。根据作用力和反作用力原理，当作用于平单轴光伏发电跟踪系统摆臂的力过大时，其桩基础受到的作用力也会过大，若长时间如此，将会对桩基础造成持续性破坏。通过实地考察后发现，当平单轴光伏发电跟踪系统的追踪角度长期超过其设计的跟踪角度范围运行时，其基础受损的比例远高于跟踪角度在设计的跟踪角度范围内运行的平单轴光伏发电跟踪系统。

2.2 平单轴光伏发电跟踪系统电机过负荷跳闸

当平单轴光伏发电跟踪系统的摆臂角度的范围超时±45°时，会导致平单轴光伏发电跟踪系统的电气过负荷，从而引发大量平单轴光伏发电跟踪系统失效，造成整个光伏发电系统的发电能力下降。

平单轴光伏发电跟踪系统电机的输出转矩T可表示为：

式中：P为平单轴光伏发电跟踪系统电机的功率；n为平单轴光伏发电跟踪系统电机的转速；I为平单轴光伏发电跟踪系统电机的电流；U为平单轴光伏发电跟踪系统电机的电压。

由式(3)可以看出，当平单轴光伏发电跟踪系统的摆臂运行到超过±45°这个跟踪角度范围时，平单轴光伏发电跟踪系统所受转矩会远超其额定转矩，此时为了避免因平单轴光伏发电跟踪系统运行产生的阴影遮挡带来的不利影响，就需要采取反阴影遮挡措施进行折返运行。此外，由于山地存在坡度，平单轴光伏发电跟踪系统电机在逆坡折返时的负荷会更大，这将引起平单轴光伏发电跟踪系统电机过负荷，导致电机的电气回路跳闸，从而使整个平单轴光伏发电跟踪系统跟踪失效，大幅降低了光伏发电系统的发电效率。

以平单轴光伏发电跟踪系统设计的跟踪角度为45°、山地坡度角为10°为例进行分析，此时平单轴光伏发电跟踪系统电机的实际电流比额定值超出了35.85%。

2.3 阴影遮挡对光伏组串输出功率的影响

光伏电站中，是将光伏组件串联成光伏组串运行，当前、后排光伏组串之间发生阴影遮挡时，每块光伏组件受到的太阳辐照度会存在不同，将导致各个光伏组串产生失配问题；严重时甚至还会产生局部热斑效应，导致整个光伏组件受损，使整个光伏发电系统的稳定性和安全性受到冲击[4]。

以某高原山地光伏电站中的某串光伏组串为例，分析阴影遮挡对其输出功率产生的影响。该光伏组串采用输出功率为350 W的光伏组件，选取其中2块相邻的光伏组件，其中一块光伏组件存在部分阴影遮挡，另一块光伏组件无阴影遮挡，对这2块光伏组件的输出功率进行测试，其P-U输出特性曲线如图3所示。

从图3中可以看出，在太阳辐照度相同的情况下，无阴影遮挡的光伏组件的峰值功率为345 W，而存在部分阴影遮挡的光伏组件的峰值功率为276 W。通过这2个数据可以看出，即使只存在小部分的阴影遮挡，也会大幅影响相邻光伏组件的输出功率，从而影响其所在光伏组串的总输出功率。

图3 有阴影遮挡和无阴影遮挡时光伏组件的P-U输出特性曲线对比Fig. 3 Comparison of P-U output characteristic curves of PV modules with and without shadow occlusion

由此可知，阴影遮挡对光伏电站发电量的影响巨大，所以为解决平单轴光伏发电跟踪系统在实际跟踪过程中出现的阴影遮挡问题，需要采用反阴影遮挡跟踪策略，尤其是当光伏组串安装在东西方向坡度的地形上时，更加应该对平单轴光伏发电跟踪系统产生的阴影遮挡予以控制。

2.4 常规反阴影遮挡跟踪策略的弊端

在设计时，前、后排光伏组串的间距均遵循“北半球冬至日09:00～15:00之间前后排光伏组串无遮挡”这一原则。但通过实际经验发现，在夏至日09:00前和15:00后太阳辐照度仍然很强，使夏至日前、后排光伏组串产生阴影遮挡的时间点还有裕度，这导致对太阳能的利用不充分。

太阳高度角不同时前、后排光伏组串的阴影遮挡情况如图4所示。

图4 太阳高度角不同时前、后排光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 4 Shadow occlusion of front and back PV strings with different solar altitude angles

此外，平单轴光伏发电跟踪系统在实际运行时可能出现摆臂角度大于±45°这个跟踪角度范围的情况，导致常规的反阴影遮挡跟踪策略在冬季早、晚并不能达到最佳运行效果，从而使整个光伏发电系统的发电量损失较大[4]。

在夏至日的15:00以后，采用常规反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统开始折返运行。但如前文所说，此时的太阳辐照度依然处于较高水平，直到16:30左右，前、后排光伏组串才开始出现阴影遮挡情况。所以在夏至日时，平单轴光伏发电跟踪系统若采用常规的反阴影遮挡跟踪策略，则相当于损失了约1.5 h的高效率太阳跟踪。

与此相反，在冬至日的15:00左右，前、后排光伏组串之间已经产生了严重的相互遮挡现象，由于常规的反阴影遮挡跟踪策略导致平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪滞后，最终影响整个光伏发电系统的发电效率。

选取前、后相邻的2个光伏组串，对采用常规反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪情况进行仿真。夏至日时，该平单轴光伏发电跟踪系统于09:00开始跟踪，此时的跟踪角度为45°；15:00时停止跟踪，此时的跟踪角度达到-45°；跟踪角度每15 min转动3.75°。夏至日时后排被遮挡光伏组串的阴影遮挡情况如图5所示。

图5 夏至日时后排被遮挡光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 5 Shadow occlusion of PV string in the back row at summer solstice

从图5可以看出，夏至日时，09:00时产生阴影遮挡的面积占整个光伏组串面积的比例为12.65%，15:00时产生阴影遮挡的面积占整个光伏组串面积的比例为8.96%。

冬至日时，采用该常规反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统于09:00开始跟踪，此时的跟踪角度为45°；15:00时停止跟踪，此时的跟踪角度为-45°；跟踪角度每15 min转动3.75°。冬至日时后排被遮挡光伏组串的阴影遮挡情况如图6所示。

图6 冬至日时后排被遮挡光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 6 Shadow occlusion of PV string in the back row at winter solstice

从图6可以看出，冬至日时，09:00时产生阴影遮挡的面积占整个光伏组串面积的比例为23.99%，15:00时产生阴影遮挡的面积占整个光伏组串面积的比例为18.43%。

综上分析，按照目前采用常规反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的设计，在夏至日和冬至日光伏组串均出现了不同程度的阴影遮挡情况，相较于冬至日时的遮挡程度，该平单轴光伏发电跟踪系统在夏至日时对光伏组串阴影遮挡面积和阴影遮挡时间方面的不利影响均更为严重。

3 应用于高原山地光伏电站的平单轴光伏发电跟踪系统的优化方法

为使某高原山地光伏电站在实际运行过程中的故障率(包括由热斑引起的光伏组件故障、由平单轴光伏发电跟踪系统电机频繁过载导致的电机跳闸、平单轴光伏发电跟踪系统中支架的桩基础的损坏)得到有效控制，光伏电站的发电量得以提升，对当前常规的反阴影遮挡跟踪策略进行优化，并进行实践应用。

3.1 无阴影遮挡的优化后的反阴影遮挡跟踪策略的制定原理

从向量的角度考虑，四边形内部任意一点与四边形的4个顶点连接，组成的4个向量角的总和为360°。

以前、后相邻的2块光伏组件为例，对这2块光伏组件之间的阴影遮挡确定方法进行分析，示意图如图7所示。图中：ABCD为后排光伏组件，EFGH为前排光伏组件；∠Cs为顶点C与光伏组件EFGH上4个顶点连线形成的夹角(即图中的∠ECF、∠FCG、∠GCH、∠ECH)的和。

图7 前、后排相邻的2块光伏组件之间的阴影遮挡确定方法示意图Fig. 7 Schematic diagram of shadow occlusion determination method between two PV modules in adjacent front and back rows

∠Cs的计算式可表示为：

根据前面所说原理，若∠Cs＜ 360°，则说明光伏组件EFGH的阴影不在后排光伏组件ABCD内部。因此，可以据此来判断前排光伏组串的阴影与后排光伏组串的表面是否会重叠。

3.2 采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的仿真

对采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度进行仿真。在不考虑坡度角的情况下，夏至日和冬至日这2个典型日期时，采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度和光伏组串的阴影遮挡情况，分别如图8、图9所示。

图9 冬至日时，采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度和光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 9 At the winter solstice，tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system and shadow occlusion of PV string using optimized anti shadow occlusion tracking strategy

从图8可以看出，夏至日时，采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统于07:00时开始跟踪，跟踪角度为19.58°，此时

图8 夏至日时，采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度和光伏组串的阴影遮挡情况

Fig. 8 At the summer solstice，tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system and shadow occlusion of PV string using optimized anti shadow occlusion tracking strategy阴影遮挡面积占整个光伏组串面积的比例为0.96%；18:30时，该光伏发电跟踪系统的跟踪角度为-26.71°，此时阴影遮挡面积占整个光伏组串面积的比例为1.41%。

从图9可以看出，冬至日时，采用优化后的反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统于08:00时开始跟踪，跟踪角度为19.68°，此时阴影遮挡面积占整个光伏组串面积的比例为0.15%；17:00时，该光伏发电跟踪系统的跟踪角度为-17.22°，此时阴影遮挡面积占整个光伏组串面积的比例为0.87%。

在考虑地形坡度影响的情况下，再次对该平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度进行修正，引入坡度角参数，得到坡地反阴影遮挡跟踪策略，并进行仿真。以东西向坡度为例，夏至日时，坡度角分别为5°和-5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度仿真效果如图10～图11所示；冬至日时，坡度角分别为5°和-5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度仿真结果如图12～图13所示。

图10 夏至日时，坡度角为5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度Fig. 10 Tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system using slope anti shadow occlusion tracking strategy when slope angle is 5°at the summer solstice

图11 夏至日时，在坡度角为-5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度Fig. 11 Tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system using slope anti shadow occlusion tracking strategy when slope angle is-5°at the summer solstice

图12 冬至日时，坡度角为5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度Fig. 12 Tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system using slope anti shadow occlusion tracking strategy when slope angle is 5°at the winter solstice

图13 冬至日时，坡度角为-5°时采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度Fig. 13 Tracking angle of horizontal single-axis PV power generation tracking system using slope anti shadow occlusion tracking strategy when slope angle is -5°at the winter solstice

3.3 不同安装参数下的坡地反阴影遮挡跟踪策略的优化方法

根据地形分布及光伏组串的安装位置，对平单轴光伏发电跟踪系统采用的坡地反阴影遮挡跟踪策略进行优化调整。以目前某在运高原山地光伏电站为例，结合该光伏电站实际的地形情况，在确保其采用的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度不超限的同时，对因摆臂在逆坡折返时受力过载造成的平单轴光伏发电跟踪系统受损问题进行控制。

本高原山地光伏电站共分13个光伏区，因高原山地的地形复杂，导致每个光伏区的坡度都存在差异。坡地反阴影遮挡跟踪策略中增加了参数坡度角β。选取某一光伏区内的相邻的8串光伏组串进行实地勘察测量，1串光伏组串安装在1个平单轴光伏发电跟踪系统上。8串光伏组串对应的平单轴光伏发电跟踪系统中支架的实测安装参数如表1所示。表中：以1#平单轴光伏发电跟踪系统中支架与其桩基础的连接点在各方向上的坐标值(0, 0)为基准；X为2#～8#平单轴光伏发电跟踪系统中支架与其桩基础连接点在东西方向上与1#平单轴光伏发电跟踪系统中支架与其桩基础连接点的距离；Z为2#～8#平单轴光伏发电跟踪系统中支架与其桩基础连接点在南北方向上与1#平单轴光伏发电跟踪系统中支架与其桩基础连接点的距离；R为各平单轴光伏发电跟踪系统中支架的高度；L为每串光伏组串的宽度(即16块光伏组件的整体宽度)；H为在平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度取极限值时，各支架上安装的光伏组件最下方与支架桩基础之间的垂直距离。从表1可以看出，该光伏区地形确实存在高低不一、坡度角不同的情况。

表1 平单轴光伏发电跟踪系统中支架的实测安装参数Table 1 Measured installation parameters of bracket of horizontal single-axis PV power generation tracking system

在清晨和傍晚时，采用常规反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统控制光伏组件保持在水平0°的位置。但是引入坡度角这一参数后，坡地反阴影遮挡跟踪策略不要求平单轴光伏发电跟踪系统控制光伏组件保持在水平0°的位置。以东西坡度角为9°时安装的相邻的8串光伏组串为例，日落时，采用坡地反阴影遮挡跟踪策略的平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度无需保持在水平0°的位置，只需调整坡地反阴影遮挡跟踪策略，使平单轴光伏发电跟踪系统的跟踪角度与坡度角相同，即保持水平夹角9°即可，如此直至太阳落山，8串光伏组串均可最大限度地吸收太阳辐照。太阳落山以后，光伏组件均回到水平0°的位置并保持，等待新一天的开始。

4 坡地反阴影遮挡跟踪策略的实验验证及结果分析

4.1 优化目标电站介绍

本次实验对象选取了位于我国西部地区高原山地的某在运光伏电站，该光伏电站的总装机容量为30 MW，采用350 W的高效双玻单晶硅光伏组件。整个光伏电站共采用689套平单轴光伏发电跟踪系统，其支架均为南北向固定安装、东西向跟踪。选择其中8串光伏组串采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统，对坡地阴影遮挡跟踪策略进行验证。

坡地反阴影遮挡跟踪策略的设计原则为：保证冬至日09:00～15:00期间东西方向相邻的光伏组串之间不会形成阴影遮挡。平单轴光伏发电跟踪系统设计的跟踪角度范围为±45°，每15 min由步进电机带动转动轴进行跟踪角度的调整，单次调整的跟踪角度为3.75°。

4.2 坡地反阴影遮挡跟踪策略对8串光伏组串阴影遮挡面积的影响

在夏至日和冬至日这2个典型日，分别分析平单轴光伏发电跟踪系统采用常规反阴影遮挡跟踪策略和坡地反阴影遮挡跟踪策略(下文分别简称为“优化前的平单轴光伏发电跟踪系统”和“优化后的平单轴光伏发电跟踪系统”)时，对8串光伏组串阴影遮挡面积的影响，分析结果如图14、图15所示。

图14 夏至日时，分别采用优化前、后平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 14 At the summer solstice，shadow occlusion of PV strings by horizontal single-axis PV power generation tracking system before and after optimization is adopted respectively

图15 冬至日时，分别采用优化前、后平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串的阴影遮挡情况Fig. 15 At the winter solstice，shadow occlusion of PV strings by horizontal single-axis PV power generation tracking system before and after optimization is adopted respectively

从图14～图15可以看出，在夏至日，与采用优化前的平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串相比，采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串的阴影遮挡面积由4.7%降至0.5%；在冬至日，与采用优化前的平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串相比，采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统的光伏组串的阴影遮挡面积由6.7%降至1.8%。

4.3 优化前、后平单轴光伏发电跟踪系统的可靠性对比分析

为分析优化后的平单轴光伏发电跟踪系统的可靠性，以该高原山地光伏电站全部采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统为条件，按月统计该电站故障次数，并与采用优化前的平单轴光伏发电跟踪系统时光伏电站的故障次数进行对比，具体如表2所示。

由表2可知，该光伏电站采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统后，其年总故障次数由456次降至21次，故障率降了95%；而且在4～6月，该光伏电站连续3个月未出现故障。

表2 光伏电站分别采用优化前、后的平单轴光伏发电跟踪系统时的故障次数Table 2 Failure times when PV power station adopts horizontal single-axis PV power generation tracking system before and after optimization respectively

4.4 光伏电站分别采用优化前、后的平单轴光伏发电跟踪系统后的发电量对比分析

在对平单轴光伏发电跟踪系统采用的常规反阴影遮挡跟踪策略进行优化后，对所有平单轴光伏发电跟踪系统中的支架进行加固，然后对采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统的光伏电站发电量按月进行了数据收集。光伏电站分别采用优化前、后的平单轴光伏发电跟踪系统时的发电量情况如表3所示。

由表3可知，采用优化后的平单轴光伏发电跟踪系统后，光伏电站的年发电量由5659.80万kWh提升至5867.38万kWh，年发电量提升了207.58万kWh，提升比例为3.67%。由此可以证明，本文设计的坡地反阴影遮挡跟踪策略可以提高平单轴光伏发电跟踪系统的稳定性，并可以提高整个光伏电站的发电量。

表3 光伏电站分别采用优化前、后的平单轴光伏发电跟踪系统时的发电量情况Table 3 Situation of power generation when PV power station adopts horizontal single-axis PV power generation tracking system before and after optimization respectively

5 结论

本文从平单轴光伏发电跟踪系统采用的反阴影遮挡跟踪策略，以及影响高原山地地区光伏电站发电量和设备可靠性的因素入手，对应用于高原山地光伏电站的平单轴光伏发电跟踪系统的反阴影遮挡跟踪策略进行了优化研究，引入地形坡度角参数，设计了坡地反阴影遮挡跟踪策略，并提出了具体的优化措施。经过实验验证，采用坡地反阴影遮挡跟踪策略使平单轴光伏发电跟踪系统的稳定性得到了提升，并且提高了整个光伏电站的发电量。