隨著光伏組件價(jià)格的快速下降，BIPV項(xiàng)目越來越受到關(guān)注。然而，開展BIPV項(xiàng)目時(shí)，光伏組件的朝向、傾角基本都不是最佳傾角。比如，蘋果公司耗資50億美金打造的總部辦公大樓"Apple Park"。其圓環(huán)的頂部全部鋪設(shè)光伏組件，裝機(jī)容量為17MW。當(dāng)加州的陽光透過360度通透環(huán)形體，射入大樓內(nèi)部，被濾去大部分紫外線和熱量后的陽光，再也沒有刺眼和暴曬。
然而，這種情況下，光伏組件的朝向是360°的！這種安裝方式，對(duì)發(fā)電量有什么影響？
基本所有的BIPV項(xiàng)目，首先滿足的是建筑要求。因此，光伏組件無法按照最佳傾角安裝。本文介紹不同安裝朝向、傾角，對(duì)BIPV項(xiàng)目發(fā)電量的影響。
一、舉個(gè)例子
實(shí)際上，在不同經(jīng)緯度的地區(qū)，組件的朝向、傾角變化，對(duì)于發(fā)電量影響程度，相差非常大！
下圖是在北緯35~40°之間，可以用來估算的。
圖1：某地不同方向發(fā)電量示意
從上圖可以看出，在北緯35~40°之間的BIPV項(xiàng)目，相對(duì)于最佳傾角安裝，如果：
組件安裝在南立面，發(fā)電量損失可能會(huì)高達(dá)30%！
組件朝東、朝西安裝，發(fā)電量損失可能會(huì)高達(dá)20%！
而組件安裝在東、西里面，發(fā)電量損失甚至高達(dá)50%！
小科普
傾角（高度角）：光伏組件朝南布置，與水平地面之間的夾角；
方位角：正南方為0°，光伏組件的東、西朝向與正南方向的夾角。
二、組件安裝方位角對(duì)于發(fā)電量的影響
BIPV項(xiàng)目中，當(dāng)組件安裝的方位角不為0時(shí)，對(duì)發(fā)電量影響有多大？本文選擇了4個(gè)地點(diǎn)，緯度分別為40.6°、37.6°、32°、21.2°，計(jì)算了在這4個(gè)地點(diǎn)，當(dāng)光伏組件的安裝方向不是朝向南，而與正南有一定夾角時(shí)，發(fā)電量的變化。
組件安裝方位角從-90°~90°變化時(shí)（正東為90°，正西為-90°），發(fā)電量的變化進(jìn)如下圖所示。
從上面的4張圖中可以看出，當(dāng)方位角從-90°~90°變化時(shí)，發(fā)電量變化有如下特點(diǎn)：
1）在同一地點(diǎn)，方位角朝東、朝西變化，對(duì)發(fā)電量的影響相同；即朝東、朝西安裝，發(fā)電量一樣。
2）發(fā)電量降低曲線為拋物線情況，即方位角由0°逐漸變大時(shí)，發(fā)電量損失速度加快；
3）在不同地區(qū)，發(fā)電量的變化差異很大。高緯度地區(qū)的項(xiàng)目，組件朝東、朝西安裝，發(fā)電量損失高達(dá)20%以上；而在低緯度地區(qū)，發(fā)電量損失僅為4%。
4）方位角變化時(shí)，發(fā)電量損失與經(jīng)度基本無關(guān)，與緯度相關(guān)性較大。緯度越高，損失越大；緯度越低，損失越少。
三、組件安裝傾角對(duì)于發(fā)電量的影響
傾角變化對(duì)發(fā)電量的影響主要受緯度的影響，也受直射比的影響，但后者影響較小。因此，僅討論不同緯度時(shí)，傾角變化對(duì)發(fā)電量的影響。
總的來說，緯度越高，傾角變化對(duì)發(fā)電量的影響越大。
本文選取4個(gè)地點(diǎn)，緯度分別為40.6°、37.6°、32°、21.2°，在這4個(gè)地點(diǎn)，當(dāng)光伏組件與地面呈不同夾角時(shí)，發(fā)電量的變化。
下圖中，橫坐標(biāo)為光伏組件與地面的夾角；縱坐標(biāo)為相對(duì)于最佳傾角，發(fā)電量的損失。當(dāng)光伏組件平鋪，則傾角為0；當(dāng)光伏組件垂直，則傾角為90°。
根據(jù)圖1~4可以，在不同緯度下，平鋪（0°）和垂直（90°，南立面）時(shí)，傾斜面上輻射量與最佳傾角時(shí)的差值如下表。
從圖1~4和表1可以看出：
1）緯度越低的地方，平鋪時(shí)發(fā)電量損失越少；
緯度越高的地方，垂直時(shí)發(fā)電量損失越少。
2）不同角度時(shí)傾斜面上的輻射量與最大值時(shí)的差值，呈拋物線形狀。即，差值非均勻分布，而是在最大值附近，差值很小；離最大值越遠(yuǎn)，差值會(huì)快速增大。因此，在最大值附近，輻射量差值非常小。
最佳傾角附近，降低角度對(duì)發(fā)電量影響不大！
下圖為上述4個(gè)地點(diǎn)，在發(fā)電量最大的安裝傾角附近，發(fā)電量與最大值時(shí)的差值。
從上圖可以看出:
無論在哪個(gè)地點(diǎn)，在最大值附近±5°，輻射量的差值在3‰以內(nèi)。
隨著光伏度電成本的降低，土地成本的升高，降低光伏組件的安裝傾角，可有效減少占地面積、節(jié)約土地成本；但對(duì)發(fā)電收益損失很少。
因此，相對(duì)于早期光伏電站追求最佳傾角的設(shè)計(jì)，平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的光伏電站越來越多的使用“最經(jīng)濟(jì)傾角”的設(shè)計(jì)方案。
“最經(jīng)濟(jì)傾角”是多少？
減少陣列傾角→減少陣列間距→增加裝機(jī)容量、減少發(fā)電量
實(shí)際項(xiàng)目中，需要根據(jù)土地價(jià)格（屋頂租金價(jià)格）、項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)，進(jìn)行具體的計(jì)算，但總的原則是：土地價(jià)格高，傾角低一些更劃算；上網(wǎng)電價(jià)高，傾角略微高一些劃算。
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