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(jì)時(shí)，如果采用固定式的安裝方式，會(huì)有一個(gè)“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(shí)，光伏板傾斜面上的年總輻射量達(dá)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(jì)規(guī)范》GB50797-2012中對(duì)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(duì)應(yīng)的傾角、收益率最高對(duì)應(yīng)的傾角、某幾個(gè)月發(fā)電量最高所對(duì)應(yīng)的傾角以及其他各種限定條件下計(jì)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(jìn)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(duì)于一個(gè)光伏方陣斜面而言，太陽在其上的入射角度的不同會(huì)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(duì)于相同的輻射輸入而言)。而光伏方陣的傾角變化會(huì)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(jì)算得到一個(gè)從全年的輻射接收量來看最優(yōu)的傾角，這個(gè)傾角就是最佳傾角。

1.3怎么計(jì)算最佳傾角？

計(jì)算最佳傾角需要當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度來確定太陽各時(shí)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栞椛涞奶匦浴８鶕?jù)輻射數(shù)據(jù)及經(jīng)緯度計(jì)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(jìn)行最佳傾角計(jì)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(huì)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(huì)使得最佳傾角變大，反之則會(huì)變小;③直散比，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(duì)最佳傾角有一定的影響。

1.5海拔高度對(duì)于最佳傾角的影響在公眾號(hào)歷史文章《海拔高度會(huì)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(duì)于狹義上的最佳傾角來說不是，按照《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》的順序，先確定最佳傾角(此時(shí)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(huì)有陰影遮擋影響的，此時(shí)斜面的輻射量及電站的發(fā)電量由間距和傾角兩個(gè)因素動(dòng)態(tài)確定，所以最大發(fā)電量的傾角和最佳傾角之間會(huì)有些許差距，但除非有其他限定條件，一般兩者差距不會(huì)太大。

1.7 最佳傾角下光伏電站收益一定最高嗎？

對(duì)于狹義上的最佳傾角來說不是，有時(shí)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(gè)有限的場(chǎng)地面積中，隨著最佳傾角的降低，裝機(jī)容量會(huì)不斷提高。傾角降低會(huì)降低發(fā)電量，而裝機(jī)容量提高會(huì)提升發(fā)電量，因此最終在哪個(gè)傾角角度下收益最高還需要結(jié)合外部條件進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才可確定。

1.8 最佳傾角是絕對(duì)的嗎？

不是，由于氣候的不確定性，最佳傾角實(shí)際只能稱之為基于歷史數(shù)據(jù)的相對(duì)最佳傾角。首先，歷史輻射數(shù)據(jù)不同，最佳傾角也會(huì)不同，用歷史10年數(shù)據(jù)計(jì)算和用歷史20年數(shù)據(jù)計(jì)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(duì)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(jì)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(shí)際裝機(jī)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(jiǎn)稱“PR”)，這可是有定義的：

IEC61724(1)給出的定義如下：

PRT：在T時(shí)間段內(nèi)電站的平均系統(tǒng)效率

ET：在T時(shí)間段內(nèi)電站輸入電網(wǎng)的電量

Pe：電站組件裝機(jī)的標(biāo)稱容量

hT:是T時(shí)間段內(nèi)方陣面上的峰值日照時(shí)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(shí)數(shù)是1600h;如果計(jì)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(gè)問題澄清

PR一定在80%左右嗎？

這個(gè)問題，我從兩個(gè)角度回答：

答案一：不一定!看上面的公式，PR都是指的某個(gè)時(shí)間段的PR，年均PR與各月PR、各日PR、各時(shí)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(xiàng)目PR不一樣。如果地面電站通過一段架空線路接入到對(duì)端變電站，計(jì)量電度表設(shè)置在對(duì)端變電站，但是兩個(gè)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(jì)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(dá)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(gè)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!(2)一個(gè)電站原來的年P(guān)R是80%，我們把直流匯集電纜加粗，同時(shí)采用非晶合金變壓器，那么PR肯定會(huì)提高，但是這樣的經(jīng)濟(jì)性是否最好還有待經(jīng)濟(jì)性比較。

影響PR的因素有哪些？

上述PR的定義實(shí)際是個(gè)黑盒子，只看輸入-輸出，實(shí)際PR的組成是隨著能量從太陽能轉(zhuǎn)為最后計(jì)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(jī)損失等等，需要利用專業(yè)軟件PVsyst進(jìn)行分析。一個(gè)典型的分析結(jié)果如下：

講到這里，相信大家對(duì)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(shí)，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(duì)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(shí)際情況去決定哦。