摘 要：针对目前光伏发电行业政策及行业的复杂性，使用PVSYST软件并利用Meteonorm7.2光资源数据进行适当的仿真，探寻光伏阵列的前后间距既能提高发电量、又能提高土地利用率的临界点，从而达到综合收益最优，希望能给广大同行提供借鉴。
关键词：PVSYST软件，Meteonorm7.2光资源数据，光伏阵列，土地利用率。
0 引言
由于近年来，光伏行业受到政策及行业的不确定性，投资者都非常慎重，这就要求光伏发电系统进行技术更新以及设计方案的优化，本文采用PVSYST软件对前期光伏阵列方案的仿真，使得综合效应最大，减少不必要的后期投资者的浪费，从而达到合理投资的目的，这对于提高我国光伏现代化水平具有十分重要的意义。
1 光伏阵列
1.1 光伏阵列的组件数量的确定
本文中的光伏发电厂位置拟选纬度38.4°，组件选用360W ，逆变器选用50kW，选取市面上的设备参数并结合计算公式进行计算，初步拟定光伏组件的串联数量为20。
1.2 设计原则
在光伏方阵设计时，应遵循以下原则：
（1）首先对地形进行分析，剔除冬至日由于周边建筑、树木等遮挡造成的不满足上午9时至下午15时期间的 6 小时光照的区域以及地形很差难以利用的区域
（2）光伏阵列布置需要根据项目所在地的地形变化和地质等因素统筹考虑。
（3）光伏组件串联形成的组串，在考虑日照资源和线损后，其工作电压及开路电压的变化范围必须在并网逆变器正常工作的允许输入电压范围之内。
（4）光伏阵列的最佳倾角布置和间距设计须保证系统全年发电量最高。
（5）光伏阵列的布置时须合理利用现场地形，便于运营期生产管理及维护，便于电气接线，合理选择电缆敷设路径，尽量减少各部分电缆长度差，降低电能损耗。
2 光伏组件阵列布置方式
一个光伏阵列上光伏组件的排列有多种组合方式，但总的来说，无外乎竖排板与横排板两种。两种方式均有大规模应用,下面从光伏组件结构入手,分析两种方式的优缺点。
目前由60片电池片封装成的多晶硅组件是每20个电池片并联一个旁路二极管。组件的电路结构如下图所示。
目前光伏阵列间距确定原则为：保证冬至日真太阳时上午 9:00 和下午 15:00 时不发生阴影遮挡。
组件纵向排布时，阴影会同时遮挡平行竖向布置的全部电池组件，若组件的二极管全部正向导通，则组件没有功率输出，若二极管没有全部正向导通，则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗，组件也没有功率输出。
当组件横向排布时，一开始阴影只遮挡1个电池串，当遮挡面积大到一定程度，这些被遮挡的电池会成为负载产生压降，当压降大于未遮挡电池的输出电压时，这时被遮挡电池串对应的旁路二极管会正向导通，可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率，另外 2 个电池串可以正常输出功率。
3 倾角和间距最佳匹配迭代计算
在光伏发电系统的设计中，倾角和阵列间距是相互制约、共同变化的。
（1）光伏阵列的方位角
本文选定的纬度位于北半球，光伏阵列应朝向赤道方向（即正南方）安装，故确定光伏阵列的方位角为0度。
（2）光伏阵列的倾角和阵列间距设计
对于以某一倾角固定式安装的光伏阵列，须将水平面太阳辐射量换算成倾斜面的辐射量，才能进行光伏组件最佳倾角的确定。而固定式光伏阵列必须考虑方阵间距，以防止前排方阵或高大建筑物阴影遮挡后排方阵，否则在遮荫部分。
对于最佳倾角的设计，往往是用软件或者公式计算倾斜面上的年辐射量最大来确定最佳倾角，然后再根据这个最佳倾角，使用《光伏发电站设计规范》中的规定冬至日上午9点至下午3点不遮挡的最小间距公式来确定阵列最小间距
然而经过PVSYST系统仿真可以发现，在相同的项目场址和固定的阵列间距条件下，倾斜面辐射量最大时系统的发电量并不是最大的，这是由于在间距固定的情况下，倾斜面辐射量虽然最大，然而这个辐射值是不考虑实际阴影遮挡的，而实际情况中在很多时候，特别是冬季，在以最佳倾角计算出的最小间距下，上午九点以前及下午三点以后是会存在一定的遮挡。这部分阴影遮挡所带来的倾斜面上的辐射量损失以及组件电性能损失会大于由于组件倾角降低而造成的倾斜面辐射量损失，从而使发电量偏离最优值。
根据拟选场址的Meteonorm7.2光资源数据利用 PVSYST软件进行模拟，可得拟选场址的倾斜面辐射量最大时的组件倾角为35°
根据以往项目经验，当确定方位角为0°一定时，调整组件倾角及阵列前后排间距，可以得到一组倾角及前后排间距对应一个最大的发电量。根据PVSYST6.68软件迭代计算结果如下表（以拟选地配置一个100KW发电单元为例）：
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图1PVSYST迭代仿真结果
迭代计算表如下表所示：
组件倾角及间距迭代计算表（100kw单元为例）
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根据以上的仿真结果可以得知，组件倾角35°时的最小不遮挡间距为11.6米，此时100KW单元发电量约为143.5MWh/年。当降低倾角为31°时，若间距不变，其发电量为143.7MWh/年。当间距减小至11.2米时，其发电量为143.6MWh/年
当组件倾角为31°时，计算出的前后阵列最小不遮挡间距最小为11.2米，结合数据，可知：
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根据计算结果可知（1MW单元示例），当组件倾角采用31°，阵列前后间距11.2米时，发电量为143.6万度/年，发电量比采用最大辐照量倾角最小不遮挡间距时的发电量增加0.07%，土地面积节约3.45%。
4 结束语
使用PVSYST软件并利用Meteonorm7.2光资源数据进行适当的仿真，根据精细化设计的思想，从提升发电量及提高土地利用率、减少土地占用、节约土地租金的角度出发，在本文拟采用的设计组件倾角采用31°倾角，阵列前后间距11.2米时，发电量及土地利用率最优、综合收益最优。总之，项目利用PVSYST软件可以模拟提高光伏发电量和土地利用率，为投资者在项目建设中更好的决策。
参考文献：
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