光伏组件水平倾角的设计主要取决于光伏发电系统所处纬度和对一年四季发电量分配的要求。这就会对光伏方阵对发电量的产生明显的影响。有了上列各项数据，就可以计算不同组件安装方式情况下，光伏组件总功率所需安装面积。......
2023-07-02
光伏方阵设计细节优化方案
【摘要】：图3-26太阳能电池方阵前后间距的计算参考3.方阵阵列的前后间距计算任务2中提到阴影引起太阳能电池组件发电量下降，在敷设方阵时，应尽量避开。具体的太阳能电池方阵设计，在合理确定方位角与倾斜角的同时，还应进行全面的考虑，才能使方阵达到最佳状态。
1.阵列的倾斜角
太阳能电池阵列的倾斜角，在10°～90°的范围内根据目的设定。在10°以下时因得不到降雨自清洗效果，所以在太阳能电池组件玻璃面下部和铝矿周围会残存污渍，在这种情况下必须人工清洗。
在积雪地带，如果设定45°以上的角度，能够使20～30cm厚的积雪靠自重滑落。在雪特别大的地区，如果没有挡雪板，积雪直落会对行人造成危害，在这种屋顶不安装太阳能电池为好。
在太阳能高度角变化不大的地区，一般很少调整太阳能电池阵列的倾斜角和方位，节约的成本可以增加一些太阳能电池的装机容量。但在多雪地区，仅在降雪期将倾斜角在60°～90°的范围内调整以减轻雪害。
2.组件的安装方向
太阳能电池组件大部分是长方形。把组件的长边纵向安装的方式称为太阳能电池阵列纵置型，长边横向安装的方式称为横置型。
因为横置型阵列中组件使用量比纵置型少一些，因此常采用横置型。但是横置型组件的铝框架和玻璃面的断层差比纵置型高2倍，因此它的自然降雨洗净效果差。而且，积雪的场合同样的理由，雪滑落效果也差。因此，尘埃、火山灰、漂浮的盐粒子等多的地区以及积雪地区常采用纵置型。
图3-26 太阳能电池方阵前后间距的计算参考
3.方阵阵列的前后间距计算
任务2中提到阴影引起太阳能电池组件发电量下降，在敷设方阵时，应尽量避开。另外，如果方阵是前后放置时，后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后，前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。如图3-26所示，方阵高为H，其南北方向的阴影长度为D（即方阵间距），太阳高度角为αS，太阳方位角为γS时，假设阴影的倍率为R，则：
阵列的影子长度因安装场所的纬度、季节、时间不同而异，如果在影子最长的冬至，从午前9时至午后3时之间，影子对阵列没有影响，那么太阳能电池输出功率就不受影响。所以此式应按冬至那一天进行计算。
若方阵的上边缘的高度为h 1，下边缘的高度为h 2，则方阵之间的距离D为：
冬至日的δ=-23.45°，上午9时的时角ω=45°，根据式（2-3a），得：
根据式（2-4），得：
【例3-3】 如北京地区纬度φ=39.8°太阳能电池方阵高度H=2m，求方阵最小间距。
解：根据式（3-11），得：
αS=arcsin（0.648cosφ-0.399sinφ）
=arcsin（0.648cos39.8°-0.399sin39.8°）
=arcsin（0.498-0.255）=14.04°
根据式（3-12），得：
γS=arcsin（0.917×0.707/cosαS）
=arcsin（0.917×0.707/cos14.04°）=42.0°
所以
D=H×R=H×ctgαS×cosγS
=2×ctg14.04°×cos42.0°=5.94m
也可以根据式（3-13）计算：
当纬度较高时，方阵之间的距离加大，相应地设置场所的面积也会增加。对于有防积雪措施的方阵来说，其倾斜角度大，因此使方阵的高度增大，为避免阴影的影响，相应地也会使方阵之间的距离加大。通常在排布方阵阵列时，应分别选取每一个方阵的构造尺寸，将其高度调整到合适值，从而利用其高度差使方阵之间的距离调整到最小。
具体的太阳能电池方阵设计，在合理确定方位角与倾斜角的同时，还应进行全面的考虑，才能使方阵达到最佳状态。
4.阵列最低点距地距离的确定
阵列最低点距地距离要求如下：
（1）应高于当地最大积雪深度。
（2）应高于当地洪水水位。
（3）应防止动物破坏。
（4）应防止泥和沙溅上太阳能电池板。
（5）一般设计时取值0.5～0.8m。
5.驱鸟装置
这种装置应安装在阵列的上部、左右及下部，应采用山形尖锐的金属件或直径1.5～2.0mm，有弹性的不锈钢丝朝天空方向安装，这样效果好。还可以用数根极细的不锈钢丝编网悬空放在阵列上面，使鸟不能停在阵列上面。
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