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      類型分類:
      科普知識
      數據分類:
      油浸紙絕緣電力電纜

      架空電纜對光伏電站的陰影影響分析

      發布日期:2022-04-18 點擊率:234

      光伏電站中,常常有直徑幾厘米的電纜、電線或者細桿狀物體(如建筑上的圓鋼避雷帶)對光伏組件形成遮擋,我們可以把這類障礙物的陰影稱之為線狀陰影。由于架空電纜等線徑較細,且距離光伏組件較遠,光伏電站設計中常常忽略架空電纜對光伏電站的陰影影響。本文從實際場景觀察和通過PVsyst模擬,分析架空電纜類的線狀障礙物對光伏電站的陰影影響。

      1、本影、半影和偽本影區的含義

      不透明體遮住光源時,如果光源是比較大的發光體,所產生的影子就有兩部分,完全暗的部分叫本影,半明半暗的部分叫半影。本影指發光體(非點光源)所發出光線被非透明物體阻擋后,在屏幕(或其他物體)上所投射出來完全黑暗的區域。此處發光體的光線完全被物體阻擋,而沒有任何光線到達。半影區域則是發光體的一部分光源發出的光線能照射到,另外一部分光源照射不到,因此陰影屬于半明半暗狀態。除了本影和半影外,當距離遮擋物更遠時,是光線相交后形成的影,是偽本影區,此處區域是障礙物較小,遮擋住光源的中間部分,而兩邊或四周其他部分遮擋不到形成的陰影。例如,日全食、日偏食,日環食的發生,就是地球在月亮后面的本影區或半影區或偽本影區有關。

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      圖1 以月食為例的本影和半影示意圖

      2、線狀物體距離優化設計

      如果光伏組件上出現本影,則光伏組件被遮擋的區域容易形成較為嚴重的熱斑。如果是半影遮擋,則熱斑不會明顯。因此,在光伏電站組件布置時,可以計算組件和障礙物之間的距離來規避本影區域。如下圖示意:

      blob.png

      根據投影物體的直徑、日地距離,以及光線直線傳播時形成的近似三角關系,計算無本影時最優距離關系:

      blob.png

      式中,blob.png為日地距離,約為1.5X108 km,ds為太陽的直徑,約為1.39X106 km。由于blob.png,因此上式可以簡化為:

      blob.png

      舉例說明,如果架空電纜的直徑d為5cm,則距離組件表面的距離至少要達到5.4米才不會出現本影。由于電纜、電線等線狀障礙物的直徑都比較小,在幾厘米以下,因此,障礙物距離組件表面的距離幾乎都能滿足108倍直徑的要求。

      3、實際架空電纜的陰影

      讓友哥帶大家看看,光伏電站中的電纜電線問題實際案例,以及實際的電纜電線在地面上產生的陰影情況。

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      圖2 山東聊城某項目電線電纜對組件遮擋的案例

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      圖3 山東聊城某項目電線電纜對組件遮擋的案例

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      圖4 電線電纜對組件遮擋的案例

      通過以上照片,我們可以看到,有的光伏電站中,光伏組件的布置對電線桿的陰影避讓不夠多,如圖2圖3為山東聊城的某個的光伏電站,在設計時沒有考慮電線桿的陰影影響,電站桿在光伏方陣的中間和光伏電站邊緣的圍欄內。另外,即便是對電線桿進行了有效的陰影避讓,但是由于電線屬于架空線路,長距離架空敷設,光伏電站的場地面積有限,光伏組件的布置難以避讓電纜遮擋的較多的場地面積,否則將產生場地的浪費,降低土地利用率。但高壓線路則因架空電力線路保護區的要求,各級高壓電纜線路的兩側有往外延伸距離的避讓要求。

      接下來,看一看實際的電纜陰影情況。案例照片均是隨手選的場景和拍攝的照片,供參考。

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      圖5-1 工廠內的架空電線

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      圖5-2 不同距離時產生的陰影

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      圖5-3 投在地面混凝土上的陰影

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