组件不以最佳倾角朝南装 会损失多少发电量？

随着分布式光伏的应用，组件不是最佳倾角、不朝南的情况越来越多。很多人问：

朝西装的组件会比朝东装低多少?

除了用屋顶，在南立面上安装发电量会少多少?

先不说答案，先看一张图。

图1：某地不同方向发电量示意

以该图为例，

假设某时间内朝南最佳倾角时发电量为100kWh

则平铺(高度角为0°)只能发90kWh，

朝东、朝西(方位角为±90°)能发80kWh(朝东安装发电量并不会比朝西多)

朝东南、西南(方位角为±45°)能发95kWh

南立面(高度角为90°)能发70kWh

……

但必须强调的是：该图的发电量差仅能代表某一特定安装地点的情况，并不是适合所有安装地点的!

小科普

倾角(高度角)：光伏组件与水平地面之间的夹角;

方位角：光伏组件的朝向与正南方向的夹角。

那在别的地方是什么情况呢?

举个与上图结果差异最大的例子。

1倾角(高度角)变化对发电量的影响

图2：广州不同高度角发电量变化示意

从上图可以看出：

最佳倾角(高度角=17°)时的发电量仅比平铺(高度角=0°)时高4%!

最佳倾角(高度角=17°)时的发电量比 南立面(高度角=90°)时高45%!

这两个数值，都比图1中的数值(10%、30%)差异很大!

2方位角变化对发电量的影响

图3：广州不同方位角发电量变化示意

从上图可以看出：

朝东、朝西(方位角为±90°)时的发电量仅比朝南(方位角=0°)时高6.2%!

这个数值也比图1中的数值(20%)差很多!

可见，

在不同地点，高度角、方位角的变化，对发电量影响差异很大!

那到底是一个什么规律呢?

一、倾角(高度角)对发电量的影响

在不同地区，倾角不同发电量肯定不同。除非受彩钢瓦屋面角度的影响，否则光伏组件一般不会采用朝北安装的方式。因此，仅讨论倾角0~90°时，倾角变化对发电量的影响。

倾角变化对发电量的影响主要受纬度的影响，也受直射比的影响，但后者影响较小。因此，仅讨论不同纬度时，倾角变化对发电量的影响。总的来说，纬度越高，倾角变化对发电量的影响越大。

图1：纬度为40.6°时，倾角0~90°变化时对发电量的影响

图2：纬度为37.6°时，倾角0~90°变化时对发电量的影响

图3：纬度为32°时，倾角0~90°变化时对发电量的影响

图4：纬度为21.2°时，倾角0~90°变化时对发电量的影响

根据图1~4可以，在不同纬度下，平铺(0°)和垂直(90°，南立面)时，倾斜面上辐射量与最佳倾角时的差值如下表。

从图1~4和表1可以看出：

1)纬度越低的地方，平铺时发电量损失越少;纬度越高的地方，垂直时发电量损失越少。

2)不同角度时倾斜面上的辐射量与最大值时的差值，呈抛物线形状。即，差值非均匀分布，而是在最大值附近，差值很小;离最大值越远，差值会快速增大。因此，在最大值附近，辐射量差值非常小。

2发电量最大倾角附近

下图为在最大值附近，不同倾角的辐射量差值。下图为上述4个地点，最大值附近，倾斜面上的辐射量与最大值时的差值。

图5:不同地点，最大值附近，倾斜面上的辐射量与最大值时的差值

从上图可以看出:

无论在哪个地面，在最大值附近±5°，辐射量的差值在3‰以内。

3最佳倾角的选择

然而，对于项目场址面积有限、使用成本高、项目电价高的项目，业主希望尽量增加装机容量。

增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量

此时，就要做一个详细的测算，是增加装机容量、减少发电量划算，还是尽量多发电划算。

以一个常规设计为例进行说明。假设混凝土屋顶、采用265W组件(尺寸为1.65×0.992m)竖向布置，则宽度为3.3m。

采用不同纬度的3个点进行测算，随着阵列倾角的变化，倾斜面上的辐射量、装机容量变化如下表。

从上述三个案例可以看出，在纬度较高地区，发电量最大的倾角附近，略微降低倾角，发电量会有小幅降低，但装机容量会较大增加;在纬度很低的地方，降低倾角，发电量降低，装机容量也会略微降低。

在实际分布式项目中，

如果业主希望发电量尽量大，则可以采用辐射量最大的倾角;

如果业主希望增加装机容量，或者场址使用成本较贵，可以考虑适当降低阵列倾角。

由于每个项目的电价、场址使用成本各异，具体提高发电量划算还是增加装机容量划算，在实际项目中要详细计算。

二、方位角变化对发电量的影响

当方位角不为0时，对发电量影响有多大?本文选择了7个地点，对方位角从-90°~90°变化时(正东为90°，正西为-90°)发电量的变化进行分析，具体地点信息如下表所示。

以最佳倾角时的发电量为基准，当方位角发生变化时，不同地区的发电量减少的比例如下面的图所示。

从上面的7张图中可以看出，当方位角从-90°~90°变化时，发电量变化有如下特点：

1)方位角朝东、朝西变化，对发电量的影响相同;

2)发电量降低曲线为抛物线情况，即方位角由0逐渐变大时，发电量损失速度加快;

3)在不同地区，发电量的变化差异很大。最大的影响在20%以上，最少的仅为4%。

4)方位角变化时，发电量损失与经度基本无关，与纬度相关性较大。纬度越高，损失越大;纬度越低，损失越少。

FR： 智汇光伏 作者：王淑娟

文章作者：王淑娟