基于PVsyst 的斜单轴光伏跟踪系统倾角及发电量计算

 以包头光伏电站项目为例，基于PVsyst 计算此项目所用斜单轴跟踪系统倾角及发电量，并进行了首年发电量和25 年发电量的计算。

项目概述太阳能资源情况

包头光伏电站项目位于包头市石拐区五当召镇青山村，建设容量为100 MWp，场址坐标

约为40°08′N～40°41′N，110°7′E～111°58′ E，海拔高程约为1400 m，地形坡度在20°～60°之间。

厂区主要地形有村庄整体搬迁后遗留下的闲置土地，以及被破坏的耕地、林地和荒山;有已开采完毕或者已关停的露天煤矿形成的大面积废墟;有由于煤炭开采，产生的大量煤炭洗矸形成的煤矸石山，占地面积约为13.3 km2 。项目所在地太阳能资源十分丰富，全区年总辐射值由东北向西南呈逐渐递增趋势。包头市年辐射值在1400～1750 kWh/m2 之间，年日照时数在2700～3300 h 之间。

单轴跟踪系统调节倾角计算

本项目采用倾角可调的斜单轴跟踪系统，采用PVsyst 软件通过统计分析得出一年调节2 次、一年调节4 次、一年调节6 次的调节角度，并统计出一年调节2 次、一年调节4 次、一年调节6次和固定支架在1～12 月每月组件表面月总辐照量。通过统计分析可看出，一年调节4 次比一年调节2 次的组件表面日总辐照量提升0.68%，其次是一年调节6 次比一年调节4 次的组件表面日总辐照量提高0.14%;同时可看出，达到最佳调节次数后，再增加调节次数，组件表面日总辐照量提升幅度越来越小。综合考虑，选择一年调节4 次的方案经济性最高[1]。

综上，本工程采用一年调节4 次的方案，调节角度及时间如表1 所示。

表2 列出了光伏阵列倾角从 0°～60°的全年每个月组件表面的日总辐射量情况。其中深色表示了不同倾角下1～12 月每月组件表面日总辐照量的最大值。本次计算以一年调节4 次为例;将12 个月分类，倾角接近的月份归为一个调节周期，由此调节的时间分别为，11 月～次年2 月为1 次，3～4 月为1 次，5～8 月为1 次，9～10 月为1次;将每个调节周期对应的几种角度下的辐照量累加，辐照量累加值最大时对应的角度即为本调节周期的最佳角度。


跟踪系统发电量计算

光伏发电系统发电量测算一般都需要借助软件完成，现使用较多的软件有RETScreen、Meteonorm、PV*SOL、PVsyst 等[2]。本项目采用国际通用软件PVsyst，针对连续可调，可在PVsyst 中参考斜单轴跟踪系统模型，并对斜单轴跟踪系统倾角进行4 次设置，模拟可调方案。

1)东西倾角60°时模型如图1 所示。
2) 组件、逆变器建模。通过PVsyst 建立所使用的单晶组件模型，具体如图2 所示。逆变器模型如图3 所示。


通过模拟可得出：按照一年调节4 次计算倾角可调的斜单轴跟踪系统发电量，当东西方向倾角为60°时，选取1 月、2 月、11 月、12 月的发电量;当东西方向倾角为15°时，选取5 月、6月、7 月、8 月的发电量;当东西方向倾角为38°时，选取3 月、4 月的发电量;当东西方向倾角为46°时，选取其中9 月、10 月的发电量[3]。

综上所述，可得出本工程首年及25 年总体发电量如表3 所示。由表4 可知，100 MWp 规模光伏电站首年发电量为19267.30 万kWh，25 年内总发电量432897.70 万kWh，25 年平均发电量17315.91 万kWh。


结束语

本文借助具体项目介绍了PVsyst 软件在光伏电站设计中的应用，详细分析了斜单轴跟踪系统倾角和发电量计算方法，可作为后期项目经济性分析的参考。