支架,顾名思义就是支撑组件的结构件,使组件与其附着物:屋顶或者地面、建筑物构件等连接。最常见的支架就是与附着物呈固定的角度,也被称之为固定支架。固定支架的角度选择一般按照当地的纬度等指标确定一个全年接受光辐照值总和量最大的角度,当然有时因为南北间距所带来的占地面积的限制,角度不一定选择最佳倾角,这时候就得牺牲一定的发电量。
支架除了结构上的牢固性以满足风、雪压的要求,同样重要的是支架材料的耐腐蚀性,要足以保证支架和组件等有同样的寿命。支架材料的使用最常见的就是铝合金、热轧钢、冷轧钢,也有使用高分子材料,甚至是木制、竹制的,但是除了特定场合,使用并不普遍。而使用这些材料,就得采取不同的表面处理方式,以获得相应的耐腐蚀性能。
2. 通过支架降低光伏系统成本
随着上网电价下调,补贴下降,降低光伏系统成本从而降低平均发电成本,以维持甚至提高投资回报率是投资商的必然选择,降低组件价格、逆变器价格、EPC价格等是节流的措施,如何从开源提高发电量让人绞尽脑汁。组件的效率提升已经体现在价格中,当然高效率组件可以减少支架、电缆、土地的使用从而降低成本;逆变器的效率提升已经很难;而改变支架的运行方式成了一个可行而有效的方式。
太阳的运行轨迹相对地面时时而动,跟随太阳的运行轨迹,从而在组件表面接收到最多的光辐照,发电量也会大幅度的增加。因此改变支架的角度以提到发电量就成了最好的选择。
3.让光伏支架动起来
让支架动起来,可以选择两个维度,从东往西,或者从南往北,或者两个维度都动,可以连续动的支架就是跟踪器。根据动的形式不同,也就形成了不同的跟踪器。
单轴跟踪器,就是组件固定在一个轴上,随着轴的连续转动,来追随太阳的移动,从而获得更多光辐射。由于从南往北的俯仰角方向的转动方式,接受到的辐照增加不多(通常不高于10%),通常单轴跟踪器选择的是自东往西的方位角方向的转动。
图1 单轴跟踪器
转动轴和地平面平行就称为平单轴,平单轴相比固定倾角的方式可以增加年发电量15%左右,在纬度低的地方,通常可以增加接近20%的发电量,在高纬度地区,增加的发电量就较少,因此平单轴一般用于低纬度地区(<30度)。
图2 平单轴
转动轴和水平面呈一定角度的称为斜单轴,类似于最佳倾角,相比固定倾角增加年发电量25%左右,斜单轴可以比平单轴增加更多的发电量。纬度越高,通常增加的发电量更多,斜单轴用于高纬度地区更佳(>30度)。
图3 斜单轴
用两个轴实现两个维度的转动,是获得最大发电量的方式,双轴跟踪器就是在俯仰角和方位角两个方向上跟踪太阳的运动,使组件表面始终与光线的直射方向垂直,以获得最大的辐照,实现发电量的最大化。双轴跟踪器比固定倾角的方式可以增加35%的发电量左右。
图4 双轴跟踪器
由于固定支架的倾角是按照全年总和的辐照值最大来选定的,实际上每周、每月、每个季度、半年都有相应的最佳倾角,如果在相应时间段选择相应的最佳倾角,可以获得比年度最佳倾角更多的发电量,因此倾角可调的固定支架也可以增加发电量。按照每个月或者季度调整支架的倾角,可以增加5%左右的年发电量。由于倾角的调整需要手动,工作量较大,大型电站通常是按照每个季度调整一次角度。
图5 倾角可调的固定支架
4.安装跟踪器的各项要求
采用跟踪器,要在两个维度上避免相邻跟踪阵列的遮挡,势必要增加相邻阵列之间的距离,相比较固定支架的安装方式,斜单轴的跟踪电站要增加30%的占地面积,双轴跟踪电站增加50%以上,平单轴跟踪电站增加的最少,通过减少早晚跟踪角度,以降低阴影影响,平单轴在高纬度地区甚至可以减少占地面积,但是这相应的要牺牲一定比例的发电量。
由于跟踪器需配备相应的驱动系统和控制系统,单位组件容量需要的支架的重量也会增加,使用跟踪器会增加成本,但是和增加的发电量相比,增加的成本还是相对较低的,因此采用跟踪器可以提高整体的投资回报率。
为了降低采用了跟踪器的电站投资成本,可以将跟踪器做的更大,以分摊单位容量的驱动系统和控制系统,从而降低跟踪器的单位成本,大型的联动平单轴和斜单轴就应运而生。联动就是通过连接杆在东西方向上将每个轴连接在一起,从而实现一个驱动系统带动多个轴转动,目前最大规模的联动跟踪系统可以带动1000个以上的组件,单套跟踪器的容量达到300千瓦。
图6 大型的联动平单轴
图7 大型的联动斜单轴
5.小结
不同的地理、环境条件以及电站的地形、土地限制使得对跟踪器以及支架的选用变得非常复杂,但是只有降低度电成本、获得更大收益才是根本指标。
福州市业特节能科技有限公司是一家专业从事光伏支架系统的研发、设计、制造的实业公司。以客户的实际应用为导向,合理的利用型材为客户量身打造美观、实用、经济的配套产品。公司主要产品有光伏支架、光伏支架配件、螺旋地桩、光伏支架C型钢、护栏、铝合金屋顶和屋面光伏支架等产品。同时公司也在致力研发新型的一代智能产品、环保节能、易于安装的新一代产品。