前言：光伏，是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。在光伏方陣的設(shè)計時，如果采用固定式的安裝方式，會有一個“最佳傾角”的概念，這里的最佳傾角指的是當(dāng)光伏方陣按照某一角度傾斜放置時，光伏板傾斜面上的年總輻射量達到最大。由于最佳傾角直接影響了光伏組件發(fā)電質(zhì)量，由此，光伏人最不離嘴的便是“最佳傾角”和“系統(tǒng)效率”，今天，小編帶來的都是關(guān)于最佳傾角和系統(tǒng)效率的干貨。

1、關(guān)于最佳傾角：

1.1 什么是最佳傾角？

狹義上說，若固定式光伏方陣在該傾角下傾斜面所接收到的年總輻射量最大，則稱該傾角為最佳傾角（根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》GB50797-2012中對最佳傾角的定義為年總輻射量最大而非年發(fā)電量最高）；然而廣義上說，最佳傾角也可以是年發(fā)電量最高對應(yīng)的傾角、收益率最高對應(yīng)的傾角、某幾個月發(fā)電量最高所對應(yīng)的傾角以及其他各種限定條件下計算出的最優(yōu)傾角。下文中主要以大家常說的狹義上的最佳傾角來進行討論。

1.2 為什么需要最佳傾角？

為了更多的接收太陽輻射。對于一個光伏方陣斜面而言，太陽在其上的入射角度的不同會導(dǎo)致其單位面積所接收到的太陽法向輻射量不同，入射角（與垂直于光伏方陣的法線的夾角）越大，接收到的太陽法向輻射量就越少（對于相同的輻射輸入而言）。而光伏方陣的傾角變化會使得太陽的入射角發(fā)生變化從而影響其輻射接收量。因此需要通過理論計算得到一個從全年的輻射接收量來看最優(yōu)的傾角，這個傾角就是最佳傾角。

1.3怎么計算最佳傾角？

計算最佳傾角需要當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度來確定太陽各時刻的高度角和方位角，需要年輻射數(shù)據(jù)，最好是多年平均的年輻射數(shù)據(jù)來確定當(dāng)?shù)靥栞椛涞奶匦?。根?jù)輻射數(shù)據(jù)及經(jīng)緯度計算并累加得到不同傾角光伏方陣的年總輻射接收量，從中選擇年總輻射量最大的傾角作為最佳傾角。一般可采用PVsyst等軟件方便快捷的進行最佳傾角計算。

1.4 最佳傾角主要受哪些因素影響？

最佳傾角的主要影響因素包括：①緯度，緯度的不同會影響太陽高度角的變化特性，從而影響最佳傾角；②各月輻射量分布，一年中的輻射量若更多的集中在太陽高度角高的月份則會使得最佳傾角變大，反之則會變?。虎壑鄙⒈?，直接輻射具有方向性，而散射輻射各向同性，因此他們各自在總輻射中的占比不同也對最佳傾角有一定的影響。

1.5 海拔高度會影響最佳傾角嗎？

海拔高度對于最佳傾角的影響在公眾號歷史文章《海拔高度會影響最佳傾角嗎？》已經(jīng)有較詳細(xì)的說明，可參考閱讀。

1.6 最佳傾角下光伏電站發(fā)電量一定最高嗎？

對于狹義上的最佳傾角來說不是，按照《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》的順序，先確定最佳傾角（此時沒有考慮陣列間的相互遮擋），再根據(jù)傾角確定光伏方陣南北間距，而當(dāng)間距確定后，前后光伏方陣之間是會有陰影遮擋影響的，此時斜面的輻射量及電站的發(fā)電量由間距和傾角兩個因素動態(tài)確定，所以最大發(fā)電量的傾角和最佳傾角之間會有些許差距，但除非有其他限定條件，一般兩者差距不會太大。

1.7 最佳傾角下光伏電站收益一定最高嗎？

對于狹義上的最佳傾角來說不是，有時小于最佳傾角的某角度反而有更高的收益。最佳傾角意味著高輻射接收量，但也意味著比較大的占地面積。例如在某個有限的場地面積中，隨著最佳傾角的降低，裝機容量會不斷提高。傾角降低會降低發(fā)電量，而裝機容量提高會提升發(fā)電量，因此最終在哪個傾角角度下收益最高還需要結(jié)合外部條件進行進一步的技術(shù)經(jīng)濟比較才可確定。

1.8 最佳傾角是絕對的嗎？

不是，由于氣候的不確定性，最佳傾角實際只能稱之為基于歷史數(shù)據(jù)的相對最佳傾角。首先，歷史輻射數(shù)據(jù)不同，最佳傾角也會不同，用歷史10年數(shù)據(jù)計算和用歷史20年數(shù)據(jù)計算得到的最佳傾角是有一些差異的；其次，歷史平均數(shù)據(jù)代表了當(dāng)?shù)剌椛涮卣鞯囊环N較大可能性，但對于某一年來說，并不見得就是最優(yōu)的選擇。

當(dāng)然，小編在此匯總了全國地面光伏電站最佳安裝角度及發(fā)電量速查表，如下：

附：全國地面光伏電站最佳安裝角度及發(fā)電量速查表

說明：

(1)、速查表中發(fā)電量的計算已考慮79%的系統(tǒng)效率;

(2)、速查表已根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度換算出組件的最佳安裝傾角;

(3)、速算表中的每瓦年發(fā)電量與電站實際裝機容量的乘積就是該電站的年發(fā)電量;

2、關(guān)于系統(tǒng)效率：

2.1 什么是“系統(tǒng)效率”？

我們嘴里的“系統(tǒng)效率”，都是來源是英文Performance Ratio（簡稱“PR”），這可是有定義的：

IEC61724(1)給出的定義如下：

PRT：在T時間段內(nèi)電站的平均系統(tǒng)效率

ET：在T時間段內(nèi)電站輸入電網(wǎng)的電量

Pe：電站組件裝機的標(biāo)稱容量

hT:是T時間段內(nèi)方陣面上的峰值日照時數(shù)

2.2 上述公式的通俗解答

以我們最容易理解的年均PR來說，如果方陣面上接收到的年總輻射量是1600kWh/㎡，那就是說方陣面上的峰值日照時數(shù)是1600h；如果計量電度表記錄的年發(fā)電量是1300kWh/kW；那么年P(guān)R就是：

3.3 幾個問題澄清

 PR一定在80%左右嗎？

這個問題，我從兩個角度回答：

答案一：不一定！看上面的公式，PR都是指的某個時間段的PR，年均PR與各月PR、各日PR、各時PR當(dāng)然不一樣！看看下圖（全天15分鐘平均PR總是在變）：

答案二：不一定！不同的項目PR不一樣。如果地面電站通過一段架空線路接入到對端變電站，計量電度表設(shè)置在對端變電站，但是兩個同樣的電站的架空線路長度不同，那這段線損就有差異，那么計算出來的PR就是不同。地面電站送出距離比較長的情況，線損能達到3-4%！

PR越高越好嗎？

答案：系統(tǒng)效率PR在一定程度上反應(yīng)了設(shè)備和系統(tǒng)的性能，但不一定越高越好。舉例：（1）一個平屋頂，一種是平鋪、滿鋪組件，一種是按最佳傾角布置組件，一般是平鋪的情況下年均PR高，但是不是一定平鋪就是最好的方案呢？正常情況的不是?。?）一個電站原來的年P(guān)R是80%，我們把直流匯集電纜加粗，同時采用非晶合金變壓器，那么PR肯定會提高，但是這樣的經(jīng)濟性是否最好還有待經(jīng)濟性比較。

影響PR的因素有哪些？

上述PR的定義實際是個黑盒子，只看輸入-輸出，實際PR的組成是隨著能量從太陽能轉(zhuǎn)為最后計量電度表的電能一步步的變化的，包括遠(yuǎn)方遮擋損失、近處遮擋損失、弱光損失、溫度損失、不匹配損失、線損、污穢損失、停機損失等等，需要利用專業(yè)軟件PVsyst進行分析。一個典型的分析結(jié)果如下：

講到這里，相信大家對光伏最佳安裝傾角以及系統(tǒng)效率已經(jīng)有了一定的新的認(rèn)識，而全國地面光伏電站最佳安裝角度及發(fā)電量速查表（上文附件）可以對大家安裝自家光伏組件提供一定參考，但是，如何安裝光伏組件一定還是要根據(jù)自己的實際情況去決定哦。

【來源】坎德拉、光伏人家