1、2016China International Conference on Electricity Distribution (CICED 2016) Xian Sep. 2016CICED2010 Session x Paper No xxx Page1/2特高压杆塔阴影遮挡下光伏电站发电量研究董颖华 李红涛 黄晶生中国电力科学研究院 中国 南京 210003摘要：光伏电站周围建筑物投射阴影会对电站发电量造成影响。本文以江苏盐城地区某 60MW 光伏电站为例，分析了光伏电站周围特高压杆塔投射阴影对光伏电站发电量影响。首先，建立特高压杆塔模型，根据当地经纬度信息结合太阳位置计算方法，计算冬至日
2、下特高压杆塔阴影影响范围。其次，根据特高压杆塔在光伏电站周围的建设位置、建设数量，分析了特高压杆塔投射阴影对该光伏电站的影响范围。基于以上分析，仿真了特高压杆塔建设前后，受阴影影响下的光伏电站发电量变化，仿真结果表明，该60MW 光伏电站受杆塔遮挡部分年发电量损失为 139593kWh，仿真结果可对光伏电站和高压杆塔优化设计提供建议。1. 概述光伏电站在实际运行过程中，受周围建筑物、表面污损等影响，在光伏阵列表面形成阴影，导致各组件之间出现较大的电压、电流与功率偏差，影响光伏电站的整体发电量，甚至引起火灾，造成安全问题。而当特高压杆塔建设在光伏电站周围时，由于特高压杆塔投影范围较大且影响时间较
3、长，因此需要针对特高压杆塔阴影对光伏电站发电量影响进行分析，从而优化光伏电站与特高压杆塔建设位置。2. 特高压杆塔投射阴影范围分析2.1 电站建设地区经纬度本文进行评估的光伏电站建设位置位于江苏省盐城市，电站坐标为 N3329，E11941，海拔0m，高压杆塔建设在光伏电站西边沿。2.2 太阳位置计算方法在进行高压杆塔阴影影响范围计算时，需要利用当地纬度以及相关太阳参数坐标进行计算，相关参数及计算方法如下：1）太阳高度角（1）1sin(sicos)A其中， 为观测地理位置纬度， 为太阳时角， 为赤纬角：2）太阳方位角（2）1sinsi()cocosigA其中，sign（）符号函数，sign（）
4、值取决于 ，0 时，sign（）=1 ；0 时，sign（ ）=-1；=0 时，sign（）=0。2.3 高压杆塔投射阴影范围根据特高压直流杆塔类型，将特高压直流杆塔等效为一个直径 12m，高约 75m 圆柱体。太阳全年运行中，北半球冬至日时太阳高度角为全年相同时刻最低值。当光伏电站在冬至日某时刻不受特高压杆塔的阴影遮挡，则电站在全年相同时刻均不受阴影遮挡。计算冬至日该地区太阳高度角 与方位角 如图 1 所示。其中，定义正午时分方位角为 0，早晨为负，下午为正。当太阳照射直流输电杆塔时，会在地面形成投影，对于 75m 杆塔而言，冬至日在地面形成投影范围如图 2 所示。2016China Int
5、ernational Conference on Electricity Distribution (CICED 2016) Xian Sep. 2016CICED2010 Session x Paper No xxx Page2/28:159:059:510:451:3512:513:1514:0514:515:45-60-40-200204060TimeAngle/位位位8:159:059:510:451:3512:513:1514:0514:515:4510150202503035040TimeShadow Length/m图 1 冬至日地平坐标系下太阳角度 图 2 杆塔冬至日在地面投影
6、长度3. 仿真分析3.1 光伏电站与杆塔建设情况在本文中，被评估电站如 Error! Reference source not found.所示。光伏阵列的方位角设计为正南方向。整个电站西边斜边轮廓总长约 468m。图 3 被评估电站鸟瞰图 图 4 被评估电站仿真图根据电站方面提供资料，直流杆塔建在电站西边，杆塔之间距离约 600m，其中一个建在中间闸口地带。考虑电站阴影最长为 350m，在仿真时，仅考虑靠近路边的#19、#18、#17、#16、#11 以及#10 光伏单元受杆塔阴影影响情况，每个光伏发电单元标称装机容量为 1MW。3.2 仿真结果仿真杆塔建设前后光伏电站发电量损耗。设定两个杆
7、塔距离约 200m 左右，考虑最恶劣环境，并设置高压电缆如图 4 所示。由于电站各单元受阴影遮挡程度不同，分别对各单元阴影损耗进行仿真。经仿真后，结果如表 1 所示：表 1 光伏电站受杆塔影响发电量损耗仿真杆塔遮挡后各单元年发电量未受杆塔遮挡时各单元发电量合计 #10#11 单元 #16#17 单元 #18#19 单元发电量（kW） 11903826 3896619 3964485 3903129辐照损耗（%）3.7 4.6 3.7 4.6电气损耗（%）0.2 1.1 0.2 1.04. 结论在电站未受杆塔遮挡前，光伏电站#10#11、#16#17、#18#19 单元年总发电量为 119038
8、26kWh，电站内部组件之间辐照阴影损耗为 3.7%，电气阴影损耗为 0.2%。受杆塔遮挡后，光伏电站#10#11、#16#17、#18#19 单元年总发电量为 11764233kWh，其中，#10#11 单元年发电量 3896619kWh，辐照阴影损耗为 4.6%，电气阴影损耗为 1.1%；#16#17 单元年发电量 3964485kWh，辐照阴影损耗为 3.7%，电气阴影损耗为 0.2%；#18#19 单元年发电量 3903129kWh，辐照阴影损耗为 4.6%，电气阴影损耗为 1.0%。受杆塔遮挡部分年发电量损失为：139593kWh。关键词：光伏发电；特高压杆塔；阴影遮挡；光伏系统损耗；董颖华 男 工程师 中国电力科学研究院新能源研究所 主要从事光伏电站检测与评估工作。邮箱：
