PVsyst應用案例：分布式電站陰影遮擋精細化模擬及組串改造收益分析

某工業廠房屋頂建有分布式光伏電站，裝機容量約3.1MWp，光伏組件均順著屋面平鋪安裝，光伏方陣的最西側靠近女兒墻，且組件端點距離女兒墻不足1m，女兒墻和組件表面的高度差為3米左右。經PVsyst模擬，冬至日上午9時至下午15時，西側女兒墻的4*5方陣組串將存在三列組件陰影遮擋，3*20方陣組串每串存在5塊組件陰影遮擋，參考圖1。經現場量測和軟件模擬，受陰影遮擋組串共計11串，對應裝機容量為55kWp,下文PVsyst軟件的仿真模擬均以該55kWp方陣作為建模對象,來計算陰影遮擋損失。

圖1 冬至日下午太陽時15點的陰影遮擋

通過PVsyst軟件對方陣進行近場陰影建模，并使用“Module Layout”工具對方陣組件進行電氣連接，根據發電量的精確計算模式，對該方陣全年陰影遮擋損失進行精細化模擬，仿真結果顯示無陰影遮擋時理論全年發電量為56752kWh，有陰影遮擋時全年發電量為51497kWh，陰影遮擋損失總和為9.4%左右，損失發電量約5255 kWh。參考圖2。

圖2 PVsyst模擬后陰影遮擋損耗

將4*5方陣的全部組件和3*20方陣的最西側15塊全部搬移到北坡面，如圖3所示，經過模擬計算，全年發電量為55921kWh，陰影遮擋發電量損失降低為1.8%，可比原方陣布置減少陰影遮擋損失4424kWh。

圖3 改造方案 （BySketchUp）

圖4改造方案二陰影遮擋損失

4.1 理論計算收益和回收期

整改使用的材料主要涉及到夾具、方形導軌、斜角導軌、中套、光伏電纜等，加上人工費等費用總計約9000元左右。經過PVsyst理論模擬，原布置方案的日平均發電小時數為2.57h。

根據首年發電收益4424kWh以及次年光伏組件年衰減率0.7%，可計算得到理論回收期為兩年半左右，參考表3。若電站運行20年，總收益約66849元。

   分布式光伏電站由于屋面的復雜性，不可避免地會存在外部的陰影遮擋，因此對于設計方而言，需要實地考察并結合相關軟件如PVsyst進行陰影建模，以便留出足夠的設計間距，一方面可以提升發電量，另一方面能有效避免陰影遮擋帶來的熱斑問題，從而延長了組件的使用壽命。