阴影对光伏发电的影响

光伏电站的发电年产量直接取决于光伏组件所接受的太阳辐照量。

虽然通过地面测量或卫星图像分析得到的气象数据库,可以获得这些辐照信息。然而,两个原因会导致这些数据库的信息不完整:

  • 气象数据库只表达了一个地平面所接受的辐照。由于光伏组件大多是倾斜的(即使是在接近赤道的纬度,最好也是倾斜的,以利于雨水的清洗),而我们获取这种倾斜面的辐照是需要通过计算完成的,这其中就会考虑一年中太阳的不同位置。
  • 第二个原因,也是本文的主题,就是组件在一年中的某些时候会被阴影遮挡

远阴影由电站周围地理环境影响导致

阴影有两种类型:远阴影和近阴影。

“远阴影 “是假设组件本身对阴影影响很小,也就是说,所有组件都在同一时间被遮挡或不被遮挡,不可能有电站局部遮挡的情况。

远处的遮挡物是由电站周围的地理环境,比如远处山脉,城市高层建筑物等。在平原地区通常可以忽略不计,但在山区,特别是在谷底的深层地区,影响可能非常重要。

下面视图显示了夏蒙尼(法国小镇)的远方阴影(水平线上方的不规则山脉地形),对于这样的遮挡,每年接收的辐照量损失(在最佳状态)接近15%。

夏蒙尼的远阴影(来自 archelios™ PRO)

图片显示,太阳在地平线以上时,冬季的损失要比夏季大得多。

对于所有发电量都输入电网的系统来说,只需考虑年度损失即可;然而,对于余电上网或自发自用的系统,在选型时必须考虑到这种较高的冬季损耗,才能更好的应对冬季用电需求。

传统方法,人们用倾斜仪或照片分析工具来测量远阴影,但现在可以用地形数据来计算远阴影了。archelios™ PRO 软件就提供此工具,它能计算全球任何地点的数据,基于NASA的航天飞机雷达地形测绘使命 Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 数据,分辨率可达100米。

近阴影表示在某一特定时间电站局部辐照有损失,这取决于电站系统的安装方式。

近阴影可以是 “内部 “的,如组件间自身遮挡或屋顶烟囱,女儿墙等造成的,也可以是 “外部 “的,如树木或周围的建筑物。

要准确考虑近距离的 “外部 “阴影则需要三维建模,得益于为3D SketchUp提供的插件,archelios™ PRO 能把系统可能存在的各种障碍物统一分析,并直接在3D组件上对影响进行可视化展示。

阴影影响的3D可视化

用户能直接拖动辐照量“参数条”过滤掉受影响的组件,以达到最佳配置。

按组件接收的年按辐照过滤

只要阴影影响到其中的一个组件,一串组件就会受到影响

在这个阶段,最耗时和最繁琐的工作是对电站的三维环境进行建模。SketchUp 虽然是一个易于使用的软件,但具体尺寸怎么定义呢?当然,现场测量还是可以的……但是很耗时。

除非你只采用不受任何阴影影响的组件,否则阴影对组件年辐照量的影响将一直干扰你的计算。实际上,根据阴影的程度和组件的接线方式,对发电量的影响不能忽略不计:只要遮挡到其中一个组件,一串组件就会受影响。

对于配备有微型逆变器或优化器的系统来说,这种局部阴影影响可以是零,而根据不同的布线方式,这种影响或多或少都会有。

archelios™ PRO 提供一种先进的自动布线功能,用户快速模拟和比较几种布线配置,分析带来的影响。

阴影在特定时间内对组串的影响

阴影在特定时间内对组串的影响

阴影年损失

阴影年损失