光伏电站优化设计（一）——组件倾斜角设计

随着全球能源被不断的消耗，传统能源也将在不久的将来消耗殆尽，各国从上个世纪90年代已经开始关注新能源的开发与利用了。

我国政府也积极开发新型能源。2015年3月9日，能源局公布2014年光伏发电统计信息，光伏发电累计装机容量2805万千瓦，其中光伏电站2338万千瓦，分布式467万千瓦。

但目前光伏电站的系统效率都不是非常高，设计方面的不合理以及技术上的不成熟都是导致电站整体效率不高的原因。

本文就从设计方面来探讨一下如何在设计过程中提高电站效率。

首先讲讲光伏电站有哪些损失，目前已知的有组件的余弦损失、组件的阵列损失、逆变器效率损失、线缆消耗损失、环境影响造成的损失等。

既然讲到了损失那么在我们设计的过程中能不能降低这样的损失呢？

下面我们就组件的余弦损失来探讨一下如何降低这样的损失。

所谓的余弦损失也可以叫余弦效应是指太阳辐照随太阳照射角度的余弦关系，说白了就是大气质量AM（Air Mass)，我们在估算光伏发电系统发电能力的时候通常使用标准光谱，如AM1.5，但实际上不同地区的太阳辐照能量密度是不同的。

比如说在同一束阳光的情况下，不同的太阳照射角接受到的辐照能量密度也是不同的。

如上图所示，大气质量的定义为：

其中θ是天顶角（入射光线与当地天顶方向的夹角），太阳光在一天中的任意时刻的垂直辐照均可以通过大气质量描述。

从事光伏电站行业的人都知道我们组件在铺设的时候要采用最佳角度铺设，也知道采用最佳倾斜角铺设的电站发电量是最高的。但是很多人都只知其一不知其二。

下面就这方面我们一起来探讨探讨。

其实我们次奥运倾角的方式铺设最根本的目的是减小光线的入射角。由于我们生活的地球是个球体，太阳光线是以平行光线照射过来的，与地球表面呈一定的夹角。由于光学特性，光在照射一个物体时会产生折射和反射现象。

目前电站采用的组件大多使用钢化玻璃。当光垂直入射时反射的光量是最少的，即钢化玻璃下的硅片吸收的光也是最多的，故产生的电量也是最多的。入射角越大光线的入射量越小。

根据历年来实验时间证明，当入射角小于45°时，光线通过率能达到93%以上，当入射角大于45°时，光线通过率会明显降低。而我们设计时采用倾角的方式铺设其目的就是为了让光线入射角尽可能的小，以此来减少损失。

科技在进步，我们设计也应该在进步，只有更好的交流，才能完善电站的设计。以上是我个人在设计过程中的一些经验。