太阳能跟踪支架如何选择？
发布时间：2022-09-05
文章来源：国瑞能
不同的安装方式，最根本的区别就在于它们带来的发电量差异。当然，初始投资和运行维护成本也会有差别。
与******倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%，倾斜5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%，双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。但不同纬度下，各种运行方式的发电量提高率显然是不一样的。大致有几个规律：
1）******倾角固定支架
在低纬度地区，由于******倾角较小，所以发电量提高很少（如在8°时，几乎是不变的）；在高纬度地区，******倾角大，发电量提高明显（如在50°时，提高了约25%）。
2）平单轴跟踪支架
这种运行方式跟踪了太阳一天之内入射角的变化，其对发电量的提高率，在低纬度地区要明显优于高纬度地区。一般认为，这种运行方式更适合在纬度低于30°的地区使用，相对于******倾角固定支架，可以提高20%-30%的发电。当然在高纬度地区，相对“方式一”也能提高接近20%。
3）斜单轴跟踪支架
这种运行方式显然是结合了“******倾角固定支架”和“平单轴跟踪支架”的优点。如同“******倾角固定式”不适合低纬度地区一样，这种运行方式在低纬度地区的表现并不比“平单轴跟踪支架”好多少。因此，更适合高纬度地区。这种方式下，阵列两侧的支撑结构（支架、转动轴）受力肯定是不一样的。由于高纬度地区的******倾角较大，如果采用“******倾角斜单轴”，则两侧受力不均衡就会很大。因此，工程中一般会采用一个较小的倾角。
4）双轴跟踪支架
由于跟踪了太阳一天之内、一年之内的入射角的变化，这种方式对发电量的提高显然是最高的。
5）固定可调支架
这种运行方式是根据太阳一年之内入射角的变化调整支架倾角，从而实现发电量的提高。从去年开始比较流行，下文会着重说明。
二、不同跟踪支架的应用
无论怎么比，跟踪支架的都比固定太阳能支架的发电量好，那为什么固定光伏支架仍是大家最喜欢的运行方式呢？
其一，初始投资、占地、运维成本
无论是太阳能光伏支架投资还是相同装机容量的占地，还是运行维护成本，都遵循如下规律：
双轴跟踪式＞斜单轴跟踪式＞平单轴跟踪式＞固定可调式＞******倾角固定式
如一个10MW的项目，按25年平均满发小时数1300h来考虑，投资增加0.1元/W，则需要增加净收益（年发电量提高增加的收入-运维成本）约10万元才划算（按0.95元/kWh的电价，发电量大约提高0.81%可获得10万元收入）。如，平单轴跟踪支架投资大约增加1元/W，需要未来每年净收入增加100万可以持平；而发电量大约提高20%，大约能提高240万的收入！就算考虑一年多几十万的运维费用，也是划算的。
其二，故障率与跟踪精度
太阳能跟踪支架故障率高是大家普遍反馈的问题。我国现有的光伏电站主要在西北，风沙大，对跟踪轴的损害特别大。一旦出现故障，别说发电量提高了，就连基本的发电量都保障不了！除了故障率，跟踪精度也达不到理想值，尤其是双轴跟踪。因此，发电量的提高也就会低于当初的预期。
三、太阳能固定可调支架
之所以把“固定可调支架”单拎出来说，纯粹因为去年以来，这种方式比较火。目前，市场上固定可调式的支架大概有4种。根据电站运维人员反馈：倾角调节是件非常累人的事情，大家都不愿意去调，导致发电量低于预期值。但固定可调式的故障率如何尚未收到反馈。
二、适合采用跟踪式支架的场址条件
跟踪式安装方式确实能提高发电量。然而，并不是所有的地方，跟踪式支架都能有很好的效果。那什么样的条件，适合采用跟踪式支架呢？
一、高“直射比“的地区
在进行太阳能资源分析时，“直射比”是一个非常重要的参数。
直射比= 水平面直接辐射：水平面直接辐射
跟踪太阳能支架，顾名思义，就是通过支架跟踪太阳光的入射角度，尽量让太阳光垂直于光伏组件。只有直接辐射比例大的地方，跟踪才有意义。
与直射比相关的另外一个参数就是“法向直接辐射”，简称DNI，即一直垂直于太阳能入射方向的直接辐射。直射比大的地方，DNI也会相对偏大。下表为8个领跑者基地的直射比与DNI情况。
在直射比高的地区，DNI数值高于水平面总辐射，采用双轴跟踪，发电量会有较高的提升；在在直射比较低的地方，双轴跟踪则效果不会很好。双轴跟踪式相对于固定式发电量的提高比例，与项目场址的直射比有较好的相关性，相关性系数达到0.96。因此，在决定项目是否采用跟踪式之前，一定要关注项目场址的直射比。
二、“低纬度”地区
1发电量的提升效果
纬度对跟踪式的发电量提高影响很大。低纬度地区，平单轴会有较好的效果；高纬度地区，平单轴效果不明显，需要斜单轴太阳能支架或双轴跟踪支架。
2占地面积
在高纬度地区，采用平单轴跟踪支架的安装方式，占地面积略有增加；但采用斜单轴、双轴跟踪式，占地面积将大大增加。在北纬40°地区，斜单轴跟踪支架的占地面积几乎为固定式的2倍。在用地比较紧张、土地成本高的高纬度地区，不大适合用斜单轴、双轴跟踪式。
3小结
根据上文的分析，对于高纬度地区的项目，从提高发电量角度，宜采用斜单轴、双轴跟踪；但从占地面积的角度，斜单轴、双轴跟踪式会大大增加占地面积。
鉴于上述原因，在低纬度地区采用平单轴跟踪，是相对不错的方案；在高纬度地区，在土地成本比较便宜的情况下，可考虑采用斜单轴、双轴跟踪。
三、性价比分析
跟踪式确实能提高发电量，但同时也会增加项目投资、运维成本。与固定式相比，跟踪式的成本增加主要体现在三方面：1）支架成本提高，2）占地面积增加，3）运维费用增加。
1运维成本
1）相对于固定光伏支架，跟踪光伏支架高度较高，清洗、维修难度较高，费用会增加；
2）跟踪系统导致自耗电较高；
3）跟踪系统故障率相对较高。
2占地面积
如前文所述，采用跟踪式的安装方式，占地面积大大增加，将提高项目的土地成本。
3性价比分析
以二类电价区（电价0.88元/kWh）1万kW的项目为例，假设******倾角固定式的平均年满发小时数为1200h，采用平单轴跟踪发电量提高15%，采用双轴跟踪发电量提高25%。假设跟踪式的运行维护成本不增加。
四、综合分析
就跟踪式安装方式的使用条件来看：
高直射比的地方，采用跟踪式将大大提高项目的发电量；
低纬度地区适合采用平单轴跟踪，高纬度地区适合采用斜单轴或双轴跟踪。
就性价比来看：
在太阳能资源好、发电量高的地区，即年总辐射量高的地区，跟踪光伏支架的性价比会更高。
