某工業(yè)廠房屋頂建有分布式光伏電站，裝機(jī)容量約3.1MWp，光伏組件均順著屋面平鋪安裝，光伏方陣的最西側(cè)靠近女兒墻，且組件端點(diǎn)距離女兒墻不足1m，女兒墻和組件表面的高度差為3米左右。經(jīng)PVsyst模擬，冬至日上午9時(shí)至下午15時(shí)，西側(cè)女兒墻的4*5方陣組串將存在三列組件陰影遮擋，3*20方陣組串每串存在5塊組件陰影遮擋，參考圖1。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和軟件模擬，受陰影遮擋組串共計(jì)11串，對(duì)應(yīng)裝機(jī)容量為55kWp,下文PVsyst軟件的仿真模擬均以該55kWp方陣作為建模對(duì)象,來(lái)計(jì)算陰影遮擋損失。

圖1 冬至日下午太陽(yáng)時(shí)15點(diǎn)的陰影遮擋

通過(guò)PVsyst軟件對(duì)方陣進(jìn)行近場(chǎng)陰影建模，并使用“Module Layout”工具對(duì)方陣組件進(jìn)行電氣連接，根據(jù)發(fā)電量的精確計(jì)算模式，對(duì)該方陣全年陰影遮擋損失進(jìn)行精細(xì)化模擬，仿真結(jié)果顯示無(wú)陰影遮擋時(shí)理論全年發(fā)電量為56752kWh，有陰影遮擋時(shí)全年發(fā)電量為51497kWh，陰影遮擋損失總和為9.4%左右，損失發(fā)電量約5255 kWh。參考圖2。

圖2 PVsyst模擬后陰影遮擋損耗

將4*5方陣的全部組件和3*20方陣的最西側(cè)15塊全部搬移到北坡面，如圖3所示，經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，全年發(fā)電量為55921kWh，陰影遮擋發(fā)電量損失降低為1.8%，可比原方陣布置減少陰影遮擋損失4424kWh。

圖3 改造方案 （BySketchUp）

圖4改造方案二陰影遮擋損失

4.1?理論計(jì)算收益和回收期

整改使用的材料主要涉及到夾具、方形導(dǎo)軌、斜角導(dǎo)軌、中套、光伏電纜等，加上人工費(fèi)等費(fèi)用總計(jì)約9000元左右。經(jīng)過(guò)PVsyst理論模擬，原布置方案的日平均發(fā)電小時(shí)數(shù)為2.57h。

根據(jù)首年發(fā)電收益4424kWh以及次年光伏組件年衰減率0.7%，可計(jì)算得到理論回收期為兩年半左右，參考表3。若電站運(yùn)行20年，總收益約66849元。

? ?分布式光伏電站由于屋面的復(fù)雜性，不可避免地會(huì)存在外部的陰影遮擋，因此對(duì)于設(shè)計(jì)方而言，需要實(shí)地考察并結(jié)合相關(guān)軟件如PVsyst進(jìn)行陰影建模，以便留出足夠的設(shè)計(jì)間距，一方面可以提升發(fā)電量，另一方面能有效避免陰影遮擋帶來(lái)的熱斑問(wèn)題，從而延長(zhǎng)了組件的使用壽命。

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：PVsyst應(yīng)用案例：分布式電站陰影遮擋精細(xì)化模擬及組串改造收益分析