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快速估算屋顶光伏电站装机容量

日期:2017-12-14    来源:PV兔子

国际太阳能光伏网

2017
12/14
18:07
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关键词: 光伏屋顶 光伏产业 分布式光伏电站 太阳能百科

  1、  屋顶的类型
 
  在我国,建筑物屋顶主要分为三大类:水泥屋顶、彩钢板屋顶和瓦式屋顶。不过从计算光伏系统安装的方式来看,主要可以分为水平屋顶和倾斜屋顶两类。
 
  倾斜屋顶,括彩钢板屋顶和瓦式屋顶。一般来说,倾斜屋顶不需要铺支架、计算倾角,而是在安装时根据屋顶自身的倾斜角度敷设即可,无需考虑组件间的遮挡,所以组件可以无缝隙铺满。因此,在没有屋顶附属物的情况下,彩钢瓦屋顶的使用率会比水平屋顶高,装机容量也会比水平屋顶多。
 
  图一:倾斜屋顶
 
 
  水平屋顶顾名思义,即屋顶是平的,在我国水平屋顶多数为水泥屋顶,也有少部分地方采用沥青浇灌的。这类屋顶在敷设光伏组件时,需要配套建设支架(配重式或者自重式),并根据日照情况设置好倾斜角度。因为有倾角,为了保证前排组件在冬至日9点-15点不遮挡后排组件,因此两排组件之间要留有空间。因此,水平屋顶的屋顶使用率不如斜屋顶。
 
  图二:配重式平屋顶安装
 
 
  图三:自重式平屋顶安装
 
  2.  快速估算
 
  一般来说,分布式光伏系统的装机量要结合用户的用电量、屋顶面积、屋顶朝向、屋顶周围建筑物遮挡等情况综合来考虑。因此估算的时候需要考虑这些因素。
 
  快捷的计算公式为:屋顶可装机容量=屋顶可利用面积×屋顶利用率×每平方米装机容量
 
  一个标准电池组件的大小是1650mm*990mm,也就是约合1.63平方米,用组件的功率除以1.63,就是每平方的功率。兔子君为您准备了速查表:
 
 
  屋顶利用率,也就是除去周围建筑物、女儿墙及屋顶附属物的遮挡后的实际可利用面积除以屋顶的总面积。实际设计中需要考虑建筑物所在地的经纬度、电站安装的最佳倾角(对于平屋顶)、采光带面积(彩钢瓦的倾斜屋顶)来具体计算。将屋顶总面积减去被遮挡的面积,就是屋顶光伏光伏电站的实际可利用面积。
 
  对于屋顶周围建筑物及附属物的阴影计算,可以利用公式法计算影长时,首先需要知道当地纬度某一太阳时的,这里特别说明的是系统计算所用的时间是指太阳时(Solar Time),它是计算太阳高度角和方位角的基础,太阳时和法律时(Legal Time)不同,法律时是当地时钟所指的标准时间。这两种时间计算得到的高度角和方位角是不同的,理应注意区别。
 
QQ截图20171214181329
 
  公式中φ为所在地的纬度, δ为赤纬角, ω为太阳时角。
 
  利用太阳高度角α和方位角β,通过三角关系即可求出某一高度遮挡物在水平面上的阴影长度L,参见图四。以南北向为Y轴,东西向为X轴,通过下面的公式计算得到Lx及Ly的值
 
 
  图四:水平面上影长的X分量和Y分量
 
  而Lx×Ly×2就是被阴影遮挡的面积,用屋顶总面积减去这部分面积,就是屋顶的实际可利用面积。
 
  当然,简便一点的算法,一般而言对于两种屋顶,遮挡物所遮挡的宽度,可以近似采用:遮挡物的高度×2。用屋顶总面积减去这部分面积,就是屋顶的实际可利用面积。
 
  当然,如果您觉得上面的分析过于麻烦,也可以采用下表中的系数进行估算:
 
 
  3. 技术展望
 
  事实上,据兔子君的了解,目前国外有许多较为便捷的利用地图的设计软件,比如美国的Aurora Solar、谷歌的Sunroof等。这些软件只需要用户定位项目地,然后通过输入屋顶及附近建筑物的相关信息,就可以在线排布光伏组件,然后软件自动分析阴影,优化排布,最后得到实际安装容量。而Aurora Soar更进一步的是,集成了电气设计以及经济性分析,给出完整的初期方案。极大的减少了设计难度,便于初级用户快速上手。当然,这些软件目前只能对小型的家庭屋顶进行设计,而且因为谷歌地图的原因,在国内并不能使用。
 
 
  图五:Aurora solar分析报告示例
 
  当然,这并不妨碍我们进行理念的移植,采用无人机现场航拍,计算机直接生成3D模型,通过相同的电站设计技术技术,进行相关的阴影分析及设计,可以快速的得出屋顶的装机容量。国内目前有一些前沿的公司正在开发,但是徒具其型,却不得要领,不得不说与其他先行者的差距还有一段不短的路程。
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