独立供电系统设计与安装培训指南
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8.2 安装注意事项

以下涉及所有类型的太阳能跟踪装置。

8.2.1 风荷载

由于太阳能跟踪支架不断改变与盛行风之间的角度,因此支架的受力也是不断变化的。这些受力中可能存在冲击支架、抬起或推动支架分力。为了抵消这些力量,安装时应该使组件四面之间有较大的间隙,这样风荷载可以显著减少。如风筝身上的孔使它很难翻倒。间隙实际上也是阵列的一部分,可增加有效表面积,降低风荷载。

8.2.2 发电增加比例

发电增加比例与成本效益是使用太阳能跟踪装置的最有争议的问题。多年来提出了很多观点,并基于计算机进行了计算、模拟和证明。

全年平均发电增加比例的普遍预期为30%。这一比例已经考虑到太阳轨迹在夏天(>180°)和冬季(<180°)的区别。夏天日照时间更长,发电增加比例预期高于30%,而冬季日照时数较短,发电增加比例预期小于30%(也取决于纬度和地形)。由于上述原因,太阳能跟踪装置在太阳能抽水系统中的应用特别有优势,因其光伏阵列全天连在负载上。而在电池充电系统中,调节器有可能断开负载,使得太阳能跟踪装置产生浪费。这当然也取决于全年的负荷曲线,夏季高峰负荷会更多地利用到增量发电。

必须注意到,辐射强度也受空气质量以及太阳倾斜角的影响。清晨和傍晚,我们可以使用太阳能跟踪装置使光伏组件垂直,但受制于辐射强度,发电提高有限。由于遮挡等因素,地形特征也会对跟踪系统造成影响。

8.2.3 成本效益

检查太阳能跟踪装置成本效益的唯一真正方式是,分别设计有和没有太阳能跟踪装置的两套系统,计算两套系统的产出和成本并进行比较评估。

根据一般经验:跟固定阵列相比,一个包含太阳能跟踪装置的系统中至少要包含8块光伏组件,才能收回太阳能跟踪装置的成本。

【例】组件成本如下:

8个太阳能跟踪系统 4000美元

8组件固定阵列的安装框架 1200美元

175W(4.9A)光伏组件 1500美元/个

太阳能跟踪装置的实际成本=太阳能跟踪系统成本-安装框架成本=4000-1200=2800(美元)。

假设日平均值日照时间为5.5h,8个4.9A的光伏组件在5.5h太阳高峰时间的输出为215.6A·h/d(固定阵列)。如果使用太阳能跟踪装置的平均年发电量可增加30%,因此有太阳能跟踪装置情况下的输出为280.3A·h/d,增量为64.7A·h/d,对应于5.5h峰值日照小时的64.7A·h,相当于阵列中电流增加11.8A(64.7A·h/5.5h)。这11.8A相当于额外增加2.4块(11.8A/4.9A)光伏组件。因此,需要额外的2.4块光伏组件来获得相同的输出。

假设可以不以整数购买光伏组件,每块组件1500美元,则购买2.4块组件的额外成本将是3600美元(2.4×1500美元)。

因此,使用固定阵列发电215.6A·h/d的成本是:

10.4块组件 15600美元

10个框架 1500美元

共计 17100美元

使用有太阳能跟踪装置的系统发电215.6Ah/d的成本是:

8块组件 12000美元

8个太阳能跟踪系统 4000美元

共计 16000美元

以上没有考虑两个不同的阵列的导线和硬件成本差别。

从上面的例子中可以看到,太阳能跟踪装置具有成本效益,阵列越大,成本效益越明显。然而太阳能跟踪装置通常最大只能包含12块组件,因此该系统的经济性随组件数量而变化。在一些情况下,固定阵列仍可能会更经济。