光伏阵列组件排列分析研究
光伏发电系统阵列布局设计优化
光伏发电系统阵列布局设计优化光伏发电是一种可再生能源,正在逐渐取代传统的化石燃料发电方式,并成为推动可持续发展的重要力量。
光伏发电系统的阵列布局设计优化是提高光伏系统发电效率和经济性的关键环节,本文将就此进行探讨。
光伏发电系统的阵列布局设计优化涉及到光照条件、地形地貌以及设备组件等多个因素的综合考虑。
首先,需要考虑系统所在地的光照条件,包括光照强度、光照角度和光照时间等因素。
光照强度直接影响光伏组件的发电效率,而光照角度和光照时间则影响光伏组件的日照时长和发电量。
因此,在布局设计中应选择光照条件良好的地点,并优化光伏组件的朝向和倾角,以获得最大的发电效率。
其次,地形地貌对光伏发电系统的阵列布局设计具有重要影响。
地形的起伏和高低差会导致光伏组件的阴影遮挡问题,进而降低发电效率。
因此,在布局设计中应避免地形变化较大的区域,并合理安排光伏组件的放置位置,以最大程度地避免阴影遮挡。
此外,设备组件的选择与布局设计同样重要。
光伏发电系统的组成部分包括光伏组件、支架系统、逆变器、电缆等,而这些组件的品质和布局方式直接影响系统的发电效率和可靠性。
在光伏组件的选择上,应考虑其转换效率、温度特性和耐候性等因素,并根据实际情况选择合适的型号和规格。
在支架系统的设计上,应考虑地面的稳定性和耐腐蚀性,并合理设置支架的角度和间距,以提高光伏组件的日照面积。
逆变器的布置位置应尽量避免过长的电缆线路和功率损耗,并考虑设备的散热条件,确保系统的安全稳定运行。
为了进一步提高光伏发电系统的效率和经济性,还可以考虑采用优化布局设计。
优化布局设计可以通过数学模型和模拟软件等方法进行,以求得最佳的光伏组件布局。
例如,可以采用遗传算法、粒子群算法等优化算法,结合系统的发电需求、地形地貌和光照条件等因素,找到最适合的布局配置。
优化布局设计的目标是使得光伏组件之间的阴影互相最小化,从而最大程度地提高系统的发电效率。
此外,应注意布局设计的可扩展性和可维护性。
光伏发电系统的组件选型与性能优化研究
光伏发电系统的组件选型与性能优化研究简介:光伏发电系统作为一种可再生能源发电方式,具有独特的优势,被广泛应用于城市供电、农村电网建设、农业灌溉和离网电力等领域。
光伏发电系统中的组件选型与性能优化是确保系统高效运行和持续稳定发电的关键因素。
本文将深入探讨光伏发电系统组件的选型原则和性能优化策略,以期为相关生产商和运维人员提供有益的参考。
一、光伏发电系统组件选型原则1. 光伏组件选型原则光伏组件是光伏发电系统中最重要的部分,其选型应注意以下原则:1) 高效率与稳定性:选择具有高转换效率和长期稳定性的光伏组件,以确保系统发电效率和能量产出。
2) 耐候性:考虑光伏组件的耐候性能,以适应各类环境条件,尤其是恶劣天气。
3) 价格性能比:综合考虑光伏组件的价格、性能和寿命,对价格进行合理权衡,确保投资回报。
4) 制造商信誉:选择知名度高、市场占有率大、拥有高良好声誉和优质售后服务能力的光伏组件制造商。
2. 逆变器选型原则逆变器是光伏发电系统中的关键设备,其选型应注意以下原则:1) 能效比高:选择具有高转换效率和低功耗的逆变器,以提高系统整体效率。
2) 高可靠性:考虑逆变器的可靠性和稳定性,尽可能减少故障和损坏的风险,降低维护成本。
3) 适配性强:考虑逆变器的适应能力,以满足不同功率、电压等要求。
4) 制造商支持:选择有实力的逆变器制造商,提供优质的售后服务和技术支持。
3. 支架选型原则支架是光伏组件的支撑结构,其选型应注意以下原则:1) 强度和稳定性:选择能够承受组件重量和风载荷的支架,确保系统的结构安全稳定。
2) 耐腐蚀性:考虑支架的防腐性能,适应各种环境条件,延长使用寿命。
3) 调整灵活性:选择支架具备调整倾斜角度的功能,以优化系统发电效果。
4) 成本效益:综合考虑支架的价格、性能和寿命,找到性价比最佳的选择。
二、光伏发电系统性能优化策略1. 组建最佳阵列布局光伏组件布局的合理性直接影响到系统发电效率和功率输出。
光伏发电技术中的阵列布局优化与发电性能提升
光伏发电技术中的阵列布局优化与发电性能提升光伏发电作为可再生能源的重要组成部分,在解决能源危机和环境污染问题方面扮演着重要角色。
光伏发电技术的发展离不开对阵列布局的优化与发电性能的提升。
本文将从阵列布局的优化方法和发电性能的提升角度出发,探讨光伏发电技术的最新进展。
首先,阵列布局优化是提高光伏发电效率的重要手段之一。
阵列布局的优化目标是最大化光伏发电系统的太阳辐射接收量,从而提高发电量。
传统的光伏阵列布局模式主要采用平面布局,即将光伏组件均匀布置在平面上。
然而,研究表明,这种布局模式存在一定的缺陷,如遮挡互遮和光照不均匀等问题。
因此,研究者提出了多种优化方法。
一种常见的优化方法是使用倾斜角度布局。
倾斜角度布局是指将光伏组件以一定的倾斜角度安装在支架上,使其能够更好地接收太阳辐射。
研究表明,倾斜角度布局可以提高光伏阵列的发电效率,特别是在高纬度地区。
此外,根据实际情况调整倾斜角度,可以最大限度地提高光伏发电系统的发电量。
另一种常见的优化方法是使用阵列布局优化软件。
这种软件可以根据用户输入的参数和需求,自动生成最佳的阵列布局方案。
这些软件通常基于数学模型和算法,可以考虑多种影响因素,如地形、光照条件和阴影效应等。
通过使用阵列布局优化软件,可以快速准确地确定最佳的阵列布局,从而提高光伏发电系统的发电性能。
除了阵列布局的优化,进一步提升光伏发电性能也是一个关键问题。
光伏发电系统的性能取决于光伏组件的效率和转换效率。
为了提高光伏组件的效率,研究者不断探索新的材料和制造工艺。
例如,研究者开发了新一代高效率太阳能电池,如多结太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。
这些新材料和新工艺可以提高光伏组件的光吸收和电子转换效率,从而提高光伏发电系统的发电性能。
此外,光伏发电系统的发电性能还受到温度和污染等因素的影响。
高温会导致光伏组件的效率下降,因此保持光伏组件的低温运行是提高发电性能的一种重要方法。
此外,定期清洁光伏组件表面的污染物,如灰尘和鸟粪等,也可以提高发电性能。
屋顶光伏组件阵列间距计算的深入分析
屋顶光伏组件阵列间距计算的深入分析目前分布式光伏系统的应用主要以工业、商业或民用建筑屋顶为主,光伏阵列排布在分布式系统设计中是非常重要的环节,对于阵列前后间距的优化,我们一般以冬至日上午9时和下午15时阵列前后互不遮挡的原则作为参考,它不仅要考虑当地纬度下的太阳高度角、太阳方位角、安装倾角,也还要考虑屋面本身的坡度、坡面朝向和坡面方位角,而目前对于光伏阵列前后间距的研究文献大多是正南朝向的水平屋面,虽然也有涉及到坡角和方位角,但分析仍不够全面,存在一定的局限性。
因为实际的屋面可能同时呈现坡度和方位角,也有可能屋顶坡面东西朝向或主坡副坡同时存在,因此有必要对这些复杂屋面的阵列间距做深入分析。
通常情况下,屋面一般按其坡度的不同分为坡屋面(屋面排水坡度大于10%)和平屋面(屋面排水坡度小于5%)两大类。
对于平屋面,一种是只有横向排水坡度(或称为主坡),没有纵向排水坡度(或称为副坡、边坡),另一种则稍复杂些,同时存在主坡和副坡,副坡和主坡形成一定的角度,两种情况参考图1和图2。
主坡较常见的为2%~3%,副坡为0.5%~1%。
从光伏组件安装应用角度,目前使用最广泛的为平屋面,如工业彩钢瓦屋面、混凝土屋面,而坡屋面主要为别墅类,因坡屋面自身坡度较高,所以光伏组件一般沿着屋面平铺,参照图3。
而平屋面的坡角较小,则需要设计一定的安装倾角来获得更高的发电效率,参照图4。
平屋面可分为坡角为0°角和不为0°角两种,按照坡面朝向又可以分为东西坡和南北坡屋面,如图5为东西朝向双坡面,图6为南北朝向双坡面,这两种屋面光伏阵列朝南安装在南坡或北坡。
当然这两种屋面可能同时存在主坡和副坡,也可能存在一定的方位角,为计算方便起见,这里坡面的方位角定义为坡面法线方向在水平面的投影和正南方向的夹角,偏西为正,偏东为负。
本文主要研究对象为东西坡和南北坡这两种典型的平屋面,并推广到屋面含有方位角和主副坡共存的复杂情形。
光伏阵列布置与组件选择
光伏阵列布置与组件选择随着可再生能源的重要性逐渐凸显,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源解决方案,被广泛应用于许多领域。
在光伏发电系统中,光伏阵列布置和组件选择是关键的设计决策,它们直接影响系统的发电效率和经济性。
本文将重点讨论光伏阵列布置和组件选择的相关因素和决策方法。
光伏阵列布置是指如何合理地安排光伏组件在建筑物或地面上的摆放位置。
一个合理的布置可以最大程度地利用太阳能资源,提高系统的能量收集效率。
在进行光伏阵列布置前,首先需要进行光伏资源评估,包括太阳辐射量、气候条件、地理位置等因素。
根据这些评估结果,可以确定最佳的阵列朝向、倾斜角度和布局方式。
朝向是指光伏阵列的方位角度。
一般来说,朝向应尽可能面向太阳,以最大限度地接收太阳光辐射。
在北半球,南向朝向是最常用的选择,因为这样可以获得最大的日照时间和较高的能量收集效率。
但是,如果存在遮挡物或者不同时间段光照条件有所不同,可以考虑调整朝向角度,以最大化光伏系统的发电效率。
倾斜角度是指光伏阵列与地面的夹角。
合理选择倾斜角度可以确保太阳光垂直照射光伏组件表面,最大化能量收集效率。
倾斜角度的选择通常受到地理位置的影响。
在大多数地区,夏季倾斜角度相对较低,以便获得更多的夏季辐射。
而在一些纬度较低的地区,最佳倾斜角度会相对较高,以便在冬季获得更多的辐射。
此外,还需考虑组件清洁、风能影响等因素来确定最佳倾斜角度。
布局方式是指光伏组件之间的排列方式。
常见的布局方式有平行布局、斜排布局和集中布局等。
平行布局是指组件按照相同朝向和倾斜角度平行排列。
斜排布局则是通过改变组件之间的水平间距,使每个组件相对于前一个组件有一定的高度差。
集中布局是指将多个组件聚集在一起,利用少量的支架结构。
选择布局方式时需要综合考虑组件间的阴影效应、土地利用率和系统整体美观度等因素。
另一个关键问题是光伏组件的选择。
光伏组件的类型、材料和质量直接影响到系统的发电效率和寿命。
目前市场上常见的光伏组件类型有单晶硅、多晶硅和薄膜光伏组件。
光伏组件及阵列设计
光伏组件及阵列设计光伏组件及阵列设计是指将光伏电池板(也称太阳能电池板)通过一定的电路连接方式组装成阵列并且进行布局设计的过程。
光伏组件及阵列设计的主要目标是最大限度地提高太阳能电池板的发电效率、减少成本以及将光伏系统整体效益最大化。
本文将重点介绍光伏组件及阵列设计的关键要素以及一些常见的设计方法。
首先,光伏组件及阵列设计的关键要素包括以下几个方面:1.太阳能电池板的选择:太阳能电池板是光伏系统的核心部件,其种类繁多,包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化等。
在选择太阳能电池板时需要考虑其效率、稳定性、成本以及适应性等因素。
2.太阳能电池板的布局:太阳能电池板的布局方式通常有平面布置和倾斜布置两种。
平面布置适用于屋顶等较大面积的场地,而倾斜布置适用于较小面积的场地。
布局的角度和朝向也需要根据实际情况进行调整,以最大限度地接收太阳辐射能量。
3.光伏组件的串联和并联:根据实际电压和电流要求,可以将多个太阳能电池板进行串联和并联连接。
串联可以增加输出电压,而并联可以增加输出电流。
串联和并联的方式需要根据实际情况进行调整,以最大限度地提高整个光伏系统的发电效率。
4.光伏组件的防尘和防水:太阳能电池板的正常运行需要保持表面的清洁和防水。
防尘和防水措施可以采用覆盖玻璃、安装防水罩等方式来实现。
其次,光伏组件及阵列设计的常见方法包括以下几个方面:1.阵列的布局设计:根据场地条件和电力需求,选择合适的布局方式。
平坦的屋顶可以选择平面布置,而斜坡或倾斜屋面可以选择倾斜布置。
2.阵列的朝向和倾角设计:根据当地的纬度和气候条件,选择合适的朝向和倾角,以最大限度地接收太阳辐射能量。
通过光照辐射测量和辐照度模拟软件来确定最佳的朝向和倾角。
3.光伏组件的串联和并联设计:根据实际电压和电流需求,选择合适的串联和并联方式。
通过光伏电池电气特性的匹配,实现最佳的组件串并联配置。
4.光伏组件的防尘和防水设计:选择适当的防尘和防水措施,确保太阳能电池板的正常运行。
太阳能光伏发电系统的阵列布局与优化
太阳能光伏发电系统的阵列布局与优化太阳能光伏发电系统是一种利用太阳辐射能进行发电的清洁能源设备,被广泛应用于各种领域。
在建设太阳能光伏发电系统时,一个关键的问题是如何进行阵列布局与优化,以确保系统的性能和效率。
本文将就太阳能光伏发电系统的阵列布局和优化进行探讨。
1.阵列布局太阳能光伏发电系统的阵列布局是指将光伏组件进行合理的排列组合,以最大限度地吸收太阳辐射能,提高发电效率。
在进行阵列布局时,需要考虑以下几个因素:(1)方位角和倾斜角:光伏组件的方位角和倾斜角对于吸收太阳辐射能具有重要影响。
一般来说,太阳能光伏发电系统的光伏组件应朝向太阳光方位,并且倾斜角也应根据当地的经纬度和季节进行调整,以保证光伏组件能够最大程度地接收到太阳辐射能。
(2)阴影效应:在进行阵列布局时,需要注意避免阴影效应,即确保光伏组件之间不会相互遮挡,以免影响发电效率。
可以通过合理的排列方式,避免阴影效应的发生。
(3)土地利用率:太阳能光伏发电系统的阵列布局应考虑土地利用率,尽可能利用有限的土地资源,提高系统的发电效率。
2.阵列优化在安装太阳能光伏发电系统后,还可以通过一些优化措施进行系统的性能提升。
下面是一些常见的阵列优化方法:(1)跟踪系统:通过安装跟踪系统,可以实现光伏组件对太阳的跟踪,提高系统的发电效率。
其中,单轴跟踪和双轴跟踪是比较常见的方式。
(2)清洁维护:定期对光伏组件进行清洁维护,去除积灰和杂物,保持光伏组件表面的清洁,以确保最大的光伏转换效率。
(3)阵列调整:根据实际情况进行阵列调整,如调整方位角和倾斜角,以适应季节和天气变化,最大限度地提高系统的发电效率。
通过合理的阵列布局和阵列优化,可以确保太阳能光伏发电系统的高效运行,为清洁能源的发展做出贡献。
我们应不断探索新的技术和方法,提高太阳能光伏发电系统的效率和可靠性,推动清洁能源产业的发展。
希望通过本文的介绍,读者们对太阳能光伏发电系统的阵列布局和优化有了更深入的了解。
光伏系统的阵列配置与优化研究
光伏系统的阵列配置与优化研究一、引言光伏发电是一种利用太阳能转化为电能的现代清洁能源技术。
作为可再生能源的一种重要形式,光伏发电系统已经得到广泛应用。
而光伏阵列作为光伏系统的核心部件之一,对光伏发电效率和系统性能起着至关重要的作用。
本文将探讨光伏系统的阵列配置与优化研究,从而提高光伏发电系统的效率和可靠性。
二、光伏阵列配置1. 阵列类型光伏阵列的配置可以根据不同的工作方式和形式进行分类。
常见的阵列类型包括:串联式阵列、并联式阵列、并联串联式阵列和中枢式阵列。
每种类型都有着不同的特点和适用范围,可根据具体需求选择合适的阵列类型。
2. 阵列布局阵列布局是指光伏组件在光伏阵列中的排列方式。
常见的阵列布局方式有:平面布局、架空布局和墙面布局。
根据不同的场地条件和系统要求,可以选择不同的布局方式,以实现最佳的光伏发电效果。
三、光伏阵列优化1. 阵列倾角与朝向优化光伏阵列的倾斜角度和朝向会直接影响光伏组件对太阳辐射的接收效率。
通过合理调整阵列倾角和朝向,可以最大限度地提高光伏发电系统的发电效率。
2. 阵列间距优化光伏阵列中组件之间的间距也是影响发电效果的重要因素。
间距过小可能导致阵列阴影效应的加剧,间距过大则会浪费可利用的太阳能资源。
通过优化阵列间距,可实现组件之间的相互遮挡最小化,提高光伏系统的发电效率。
3. 阵列温度优化光伏组件的温度对其发电效率有着重要的影响。
高温会导致光伏组件的发电效率降低,因此需要采取合适的措施来降低阵列温度。
常用的方法包括阵列的通风散热和冷却系统的应用。
4. 阵列故障检测与维护优化为了确保光伏发电系统的可靠性和稳定性,需要定期对光伏阵列进行故障检测与维护。
通过合理的维护计划和检测方法,可以提前发现和解决潜在的问题,确保光伏阵列的正常运行。
四、光伏阵列优化案例分析以某光伏发电站为例,介绍了对光伏阵列的配置与优化研究。
通过研究发现,采用并联式阵列和平面布局方式,将阵列倾角调整为最佳值,并通过温度控制系统实现降低阵列温度,有效提高了光伏系统的发电效率和稳定性。
光伏组件选择与阵列设计
光伏组件选择与阵列设计光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术。
在进行光伏发电系统的设计之前,我们需要首先选择合适的光伏组件,并进行合理的阵列设计。
本文将对光伏组件选择和阵列设计两个方面进行详细探讨。
一、光伏组件选择光伏组件是光伏发电系统中最重要的组成部分之一,它直接影响着系统的发电效率和稳定性。
在选择光伏组件时,我们需要考虑以下几个因素:1. 定义项目需求首先,我们需要明确项目的需求,包括系统容量、发电量要求以及项目预算等。
这些因素将有助于我们明确所需光伏组件的功率、尺寸以及数量。
2. 考虑光伏组件的类型目前市场上有多种类型的光伏组件,如单晶硅、多晶硅和薄膜等。
每种类型有其特点和适用场景。
单晶硅光伏组件具有较高的转化效率和良好的稳定性,适用于较高要求的项目;多晶硅光伏组件比较经济实用,适用于大规模光伏电站;薄膜光伏组件具有较低的成本和较好的适应性,适用于特殊的环境需求。
根据项目需求和经济性,我们可以选择适合的光伏组件类型。
3. 考虑光伏组件的品质和可靠性在选择光伏组件时,我们需要考虑其品质和可靠性。
选择具备良好品牌声誉、质量保证和售后服务的光伏组件供应商是保证光伏系统长期运行的关键。
4. 考虑光伏组件的性能光伏组件的性能也是我们选择的关键因素。
我们需要关注光伏组件的转化效率、温度系数、防反射涂层、耐久性等参数。
高转化效率的组件可以提高系统的发电效率,温度系数小可以降低光伏板温度对发电效率的影响,防反射涂层可以提高光吸收效率,良好的耐久性能可以使光伏组件在多年使用中保持较高的发电效率。
二、阵列设计光伏阵列设计是光伏发电系统中至关重要的一环,合理的阵列设计不仅可以提高系统的发电效率,还可以减少维护成本和提高系统的可靠性。
以下是一些在阵列设计过程中需要考虑的要点:1. 考虑地理位置和环境因素地理位置和环境因素对光伏发电系统的发电效率有很大影响。
在进行阵列设计之前,我们需要调研地区的日射量、天气情况、温度等因素,以便确定光伏组件的倾斜角度和朝向。
光伏阵列输出特性的研究与分析
2019年1期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application光伏阵列输出特性的研究与分析*吴启琴1,贾学林1,赵俊霞1,张乐2,沈克强2(1.三江学院,江苏南京210012;2.东南大学,江苏南京210096)引言随着各国经济的不断发展,各国对于能源需求也呈倍增趋势,这无疑将造成整个世界能源的短缺[1]。
20世纪后期,发达工业国家开始意识到过度的开发自然,以消耗原油、煤矿等不可再生资源的做法已急需改变。
因为这些能源消耗时所释放的有害气体,不仅会导致严重的环境污染还会威胁到人类健康,所以环境污染和能源危机也将成为21世纪人类面临的重要问题[2]。
面对越来越严峻的能源与环境污染危机,世界各国都在不断的寻找清洁、可持续利用的新型能源,而电能作为一种清洁、可再生能源,是化石类能源很好的替代品。
因此,太阳能利用技术是当今世界上较有发展前景的新能源技术,并在国内外获得迅猛的发展。
光伏组件易受周围建筑、电线、灰尘、乌云等外部因素的遮挡造成光照不均的局部阴影,使光伏阵列的输出功率降低。
当发生较为严重的局部遮阴时还会产生热斑效应甚至损坏电池组件导致其电气性能发生变化。
因此,阴影情况下的组件及阵列的仿真分析得到了极大关注。
1光伏电池的建模与仿真1.1工程数学模型摘要:光伏发电易受到外界环境的影响发生故障,造成输出功率大幅下降。
文章在单个太阳能电池研究的基础上通过理论模型分析、模拟仿真和实验测试,对光伏组件输出特性受局部阴影的影响进行了分析与研究。
文中利用Matlab/Simulink 软件对光伏阵列在不同光照、温度、遮挡分布下进行输出特性仿真,得到最大功率点位置随外部条件变化的结果。
关键词:光伏阵列;局部阴影;输出特性;最大功率点位置中图分类号:TM615文献标志码:A文章编号:2095-2945(2019)01-0012-05Abstract :Photovoltaic power generation is vulnerable to the impact of the external environment to failure,resulting in a signifi ⁃cant decline in output power.Based on the research of single solar cell,the influence of local shadow on the output characteristics of PV module is analyzed and studied by theoretical model analysis,simulation and experimental test.In this paper,the output char ⁃acteristics of photovoltaic array under different illumination,temperature and occlusion distribution are simulated using Matlab/Simulinksoftware,and the results of maximum power point location changing with the external conditions are obtained.Keywords :photovoltaic array;local shadow;output characteristics;maximum power point location*基金项目:国家自然科学基金项目资助项目(编号:61674097)作者简介:吴启琴(1991,12-),女,江苏扬州人,硕士,助理实验师,集成电路专业,现主要从事功率器件研究与教学工作;贾学林(1980,5-),男,本科,实验师,现主要从事建筑设计、建筑理论知识研究和教学工作;赵俊霞(1979,8-),女,河南辉县人,硕士,讲师,现主要从事集成电路、新能源芯片设计;张乐(1991,5-),男,硕士,从事功率器件的研究;沈克强(1960,3-),男,博士,副教授,现主要从事电子器件设计、功率器件研究。
山地光伏电站组件排布优化设计研究
山地光伏电站组件排布优化设计研究作者:计俊甘磊明徐泽元来源:《中国科技纵横》2017年第04期摘要:针对我国目前日趋增多的山地光伏电站普遍存在的组件排布问题进行探讨与研究,简要分析山地光伏电站特点及其排布方案所涉及的几个难点因素,着重考虑这些因素彼此之间的影响和在电站中起到重要作用。
以一个项目的实际案例为理论推导,总结出一个排布优化的核心准则,为今后山地光伏电站组件排布方案的优化提供一个方向。
关键词:山地光伏电站;组件排布;倾角及方位角优化设计中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)04-0158-01随着近几年光伏电站建设数量的急剧增加,可供建设地面光伏电站的土地资源日益减少,因此山地光伏电站与渔光互补光伏电站、农光互补光伏电站等新型的光伏电站模式逐渐成为未来光伏电站方向的趋势。
在山地光伏电站设计中,考虑到山地、丘陵等复杂地形下,地面往往凹凸不平、且山体朝向迥异,因此电站总平面布置直接关系到电站占地面积、电缆消耗量、组件失配损失及发电收益等重要问题。
1 山地光伏电站光伏组件排布难点(1)山地光伏电站受地质地貌局限性很大,场区普遍存在一些未加固陡坡、冲沟及大型断层等,这些不可抗拒的因素往往使山地电站组件排布的总平面布局异常复杂,间接影响场内维护道路走向、电缆走线及敷设方式、防雷接地措施及箱逆变等一些主要设备摆放位置。
(2)山地光伏电站相对于一般地面光伏电站在阴影分析上繁琐,除了山体朝向及横纵向跨度迥异外,相同朝向山体的坡度也常常随着山势高低不断改变。
(3)山体光伏电站组件排布还需要考虑施工难度及成本与发电收益等综合经济效应。
比如坡度超过30°的山体上履带式打桩机很难正常施工,施工中工作人员及设备运行的危险性也较高。
2 光伏组件排布时应考虑的主要因素与彼此之间的影响2.1 用地面积(包括组件阵列间距)项目土地使用权勘测定界报告中划分的范围。
2.2 倾角及方位角的选择通过项目所在地附件气象站、国外免费气象数据网站NASA或者气象数据软件Meteonorm 等,对比不同倾角及方位角时的日辐照量,根据项目现场实际情况择优而定。
山地光伏电站方阵布置方法研究
山地光伏电站方阵布置方法研究摘要:文章分别从环境影响因素,光伏组件排布难点,排布时应考虑的主要因素与彼此之间的影响,案例分析以及一般准则方面,论述应如何进行山地光伏电站的组件排布工作。
关键词:山地光伏电站;光伏组件排布1引言新时期,随着市场经济形势的发展以及对于生态环境保护需求的提升,我国在能源发电领域的发展出现较大的变化。
为了节约资源,减少污染,大力推行多种发电形式,改变过去单纯依靠火电的模式。
其中,光伏发电是利用太阳能进行发电的发电模式之一,对于能源领域的改革有深层次意义。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
因为光伏发电主要是依赖太阳电池板等设备进行,占地面积较大,所以一般建设在光照充足,人类活动较少的地区。
在我国,很多山区都建设有光伏电站,为当地的用电需求做出很大贡献。
2山地光伏电站环境影响因素及光伏组件排布难点2.1环境影响因素环境因素对于山地光伏电站的影响很大。
在山地,建设光伏电站需要考虑光伏电站的发电原理,也就是要有充足的光照。
除此之外,在进行设计时,还需要考虑当地的交通运输情况、行政要求、电网结构和年负荷量、接入系统的电压等级等,还有线路的长度等因素。
另外,需要结合山地的地形特点进行设计,保证可以充分吸收光照,实现光伏发电。
同时,因为山地本身地况条件比较复杂,地表起伏不平、朝向不同、局部还可能有山沟、小溪等,导致可使用的建设面积结构复杂,分散、形状不规则,地质条件也有很大不同,而且还可能发生地质灾害,有的还比较严重,比如泥石流等。
基于对这些因素的考虑,在进行设计时,要保证进行全面且严格的现场勘查工作,进行精确的测绘,然后针对现有条件进行设计。
2.2光伏组件排布难点在山地,建设光伏电站受地形条件限制很大,尤其是很多山区都普遍存在未加固陡坡、冲沟及大型断层等,这些因素的不稳定性给光伏电站组件排布增加了难度。
实际环境因素的影响使得光伏电站组件的总体布局比较复杂,也因此会干扰到站内维护道路走向、电缆走线及敷设方式、防雷接地措施等一些主要设备的摆放位置。
光伏阵列排布方式总结
光伏阵列排布方式讨论在进行光伏阵列设计时,需要结合发电量、现场地形、占地面积、日常检修维护、成本控制等诸多因素,对组件布局进行合理优化,尽量减少光伏阵列的占地面积,减少电缆的用量,不仅可有效控制投资成本,同时也可以减少线损,提高发电量,提供经济效益。
本文从以下六个方面对光伏阵列的排布方案进行讨论:1.方位角选择光伏阵列的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角(向东偏设定为负角度,向西偏设定为正角度)。
一般情况下,方阵朝向正南(即方阵垂直面与正南的夹角为0°)时,太阳电池发电量是最大的。
在偏离正南(北半球)30°度时,方阵的发电量将减少约10%~15%;在偏离正南(北半球)60°时,光伏阵列的发电量将减少约20%~30%。
但是,在晴朗的夏天,太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后,因此方阵的方位稍微向西偏一些时,在午后时刻可获得最大发电功率。
在不同的季节,光伏阵列的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。
光伏阵列设置场所受到许多条件的制约,例如,在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角,或者是为了躲避太阳阴影时的方位角,以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。
2.倾斜角选择倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角,并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。
一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关,当纬度较高时,相应的倾斜角也大。
但是,和方位角一样,在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角(斜率大于50%-60%)等方面的限制条件。
对于积雪滑落的倾斜角,即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况,因此,特别是在并网发电的系统中,并不一定优先考虑积雪的滑落,此外,还要进一步考虑其它因素。
对于正南(方位角为0°度),倾斜角从水平(倾斜角为0°度)开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时,其日射量不断增加直到最大值,然后再增加倾斜角其日射量不断减少。
组件选型与光伏阵列布置规划
组件选型与光伏阵列布置规划随着可再生能源的发展,光伏发电系统成为一种受欢迎的选择。
在建设光伏电站之前,组件选型和光伏阵列布置规划是至关重要的步骤。
本文将探讨如何进行组件选型以及光伏阵列的布置规划。
一、组件选型1. 组件类型:组件是光伏发电系统的核心组成部分之一,主要分为多晶硅组件和单晶硅组件两种类型。
多晶硅组件成本较低,而单晶硅组件的效率较高。
在选择组件类型时,需要综合考虑成本和效能。
2. 组件效率:组件效率是指组件在单位面积内转化太阳能为电能的能力。
较高的组件效率意味着单位面积内可以获得更多的电能,因此在选型时需要选择高效的组件,以提高光伏发电系统的整体效能。
3. 组件质量:组件的质量决定了光伏发电系统的寿命和稳定性。
在选型时,需要选择具有高质量认证和长期质保的组件,以确保系统的可靠性和持久性。
4. 厂家信誉:厂家信誉是选型的另一个重要因素。
选择具有良好信誉和丰富经验的厂家可以确保提供优质的产品和服务,并为系统的后期维护提供支持。
二、光伏阵列布置规划1. 方位角和倾角:光伏阵列的布置必须考虑太阳的方位和倾角。
方位角是指光伏组件面板与南方向之间的夹角,而倾角是指光伏组件面板与地面之间的夹角。
根据所在地的经纬度和当地的光照条件,选择适当的方位角和倾角可以最大程度地利用太阳能。
2. 阵列间隔和排列方式:在光伏阵列的布置中,光伏组件之间需要有适当的间隔以便光线能够充分照射到每个组件上。
一般来说,间隔应保持在组件的高度的1.1到1.5倍之间。
此外,还可以选择不同的排列方式,如横向排列、纵向排列或斜向排列,以适应不同的场地条件和光照情况。
3. 阵列布局设计:在设计光伏阵列的布局时,需要考虑到土地的利用率和光伏系统的发电量。
合理的阵列布置设计可以最大程度地提高土地的利用效率,并确保光伏系统的发电量达到最佳状态。
4. 阵列的接线设计:光伏阵列的接线设计也是布置规划的重要部分。
合理的接线设计可以减少功率损耗,提高系统的整体效能。
光伏阵列布局与组串设计
光伏阵列布局与组串设计光伏阵列布局与组串设计是光伏发电系统中至关重要的一部分,它直接影响着系统的整体性能和发电效率。
本文将围绕光伏阵列布局和组串设计展开讨论,包括布局原则、组串方式、组串设计及注意事项等方面内容。
一、光伏阵列布局原则光伏阵列布局需要遵循一些原则,以确保最大程度地利用太阳能,提高发电效率。
1. 方位选择:光伏阵列的方位应选择朝向太阳的方向,以最大程度地接收到太阳辐射。
在北半球,朝南的方位是最佳选择。
2. 倾斜角度:光伏阵列的倾斜角度应根据所处地区的纬度来确定。
一般而言,倾斜角度等于纬度加上一个固定的角度(例如30度),以便更好地接收太阳能。
3. 阵列间距和阴影遮挡:光伏阵列之间应保留适当的间距,以防止相互之间产生阴影遮挡。
阴影遮挡会降低光伏阵列的发电效率,因此在布局过程中应注意避免此类问题。
二、组串方式选择当光伏电池板较多时,将它们合理地组合成串联或并联的方式可以得到更高的电压或电流输出。
根据系统的需求和光伏组件的特性,有两种常用的组串方式:串联和并联。
1. 串联组串:串联组串将多个光伏电池板依次连接,电流不变,电压叠加。
串联组串可以提高系统的输出电压,适用于长距离传输电能的情况。
2. 并联组串:并联组串将多个光伏电池板同时连接,电压不变,电流叠加。
并联组串可以提高系统的输出电流,适用于需要大电流输出的情况。
三、组串设计在进行光伏阵列的组串设计时,需要考虑电池板的性能参数、系统的电压和电流要求以及布局的实际情况。
1. 电池板性能参数:包括额定功率、电压、电流、开路电压和短路电流等。
根据电池板的参数,选择合适的组串方式和数量,以满足系统的电压和电流要求。
2. 系统的电压和电流要求:根据光伏发电系统的需求,确定所需的输出电压和电流。
根据需求选择合适的组串方式和数量,以达到所需的输出参数。
3. 布局实际情况:在组串设计中,需要考虑布局的实际情况,包括阵列的可用面积、遮挡物的存在以及电池板之间的间距等。
光伏排布方案设计与计算方法
光伏排布方案设计与计算方法
光伏排布方案的设计和计算方法涉及多个因素,包括但不限于以下几点:
1. 确定光伏组件的类型和规格:根据项目需求和场地条件,选择适合的光伏组件类型和规格。
了解组件的开路电压、工作电压、额定功率等参数,以便进行后续计算。
2. 确定光伏阵列的排布方式:光伏阵列的排布方式包括串联、并联和混联等。
根据项目需求和场地条件,选择合适的排布方式,以实现最佳的光照利用率和能量转换效率。
3. 确定光伏组件的安装角度和高度:根据场地条件和项目需求,通过计算确定光伏组件的安装角度和高度,以确保组件能够获得最佳的光照条件。
4. 进行阴影分析和计算:阴影分析包括太阳阴影分析和建筑物阴影分析。
通过计算太阳高度角、方位角以及建筑物的高度和位置,分析光伏阵列受到的阴影影响,以便进行排布方案的调整。
5. 确定光伏逆变器和储能设备的规格:根据光伏阵列的输出功率和项目需求,选择合适的光伏逆变器和储能设备,以确保系统能够正常运行并满足能源需求。
6. 进行电气设计和计算:根据光伏阵列、逆变器和储能设备的规格,进行电气设计和计算,包括电缆选型、电压等级、电流大小等。
7. 进行系统效益分析和评估:根据项目需求和场地条件,通过仿真模拟等手段进行系统效益分析和评估,包括发电量、能效比、投资回收期等指标,以确定排布方案的可行性和优劣。
综上所述,光伏排布方案的设计和计算方法是一个综合性的过程,需要综合考虑多个因素。
在进行方案设计时,可以借助专业软件和仿真工具进行辅助设计和计算。
光伏组件选择和阵列布局设计
光伏组件选择和阵列布局设计光伏技术作为一种环保、可再生的能源技术,正逐渐得到全球范围内的广泛应用。
在进行光伏系统的设计和建设时,光伏组件的选择和阵列布局的设计是非常重要的环节,直接影响系统的发电效率和经济性。
本文将针对光伏组件选择和阵列布局设计进行详细的介绍和分析。
1. 光伏组件选择光伏组件是光伏系统中的核心部件,其选择直接关系到系统的性能和寿命。
在选择光伏组件时,需要考虑以下几个方面:1.1 组件类型目前市场上常见的光伏组件类型有单晶硅、多晶硅和薄膜三种。
单晶硅具有较高的转换效率和较长的使用寿命,适用于高效发电场合;多晶硅价格相对较低,适合大规模光伏电站建设;薄膜光伏组件成本较低,适用于低功率应用。
1.2 转换效率光伏组件的转换效率直接影响到系统的发电能力,故而要选择高效率的光伏组件。
市场上的光伏组件转换效率一般在15%至22%之间,根据实际需求进行选择。
1.3 组件品牌和质量选择知名光伏组件品牌和有良好口碑的制造商,可以确保组件的质量和售后服务。
同时,组件的防水、防尘等性能也是需要考虑的要素。
2. 阵列布局设计光伏阵列布局的合理性和设计的科学性,对于光伏系统的发电效率和经济性有重要影响。
以下是一些常见的阵列布局设计原则:2.1 方位角和倾角组件的安装方位角和倾角的选择应考虑到地理位置、气候条件和太阳高度角。
一般来说,根据太阳高度角和地理位置的变化,设计合适的倾角和方位角,以最大程度地接受太阳辐射。
2.2 阵列间距和遮挡光伏组件之间的间距需要合理设计,以避免遮挡问题。
太多的遮挡会影响光伏系统的发电能力。
通过合理的排列和间距设计,最大限度地减少光伏组件之间的遮挡,提高系统的发电效率。
2.3 接线方式光伏阵列的接线方式有串联和并联两种。
串联可以提高系统的电压,适用于长距离输送电力的场合;并联可以提高系统的电流,适用于低电压系统。
根据实际需求进行选择。
2.4 温度和降雨在组件的布局设计中,需要考虑到光伏组件的散热和防水性能。
太阳能光伏组件阵列配置优化及可视化设计
太阳能光伏组件阵列配置优化及可视化设计下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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光伏电池组件阵列布局优化分析
光伏电池组件阵列布局优化分析随着对可再生能源需求的增加,太阳能光伏电池组件的使用已经成为一种趋势。
光伏电池组件阵列布局的优化对于提高太阳能发电效率至关重要。
本文将分析光伏电池组件阵列布局的优化方法,并探讨它对发电效率的影响。
1. 光伏电池组件布局的重要性光伏电池组件布局的优化直接关系到太阳能发电系统的整体性能。
合理的布局可以最大化光伏电池组件的光能利用率,提高发电效率。
而不合理的布局则会造成光能损失,降低发电效率。
因此,了解如何优化光伏电池组件的布局至关重要。
2. 光伏电池组件布局的影响因素光伏电池组件布局的影响因素很多,其中最主要的有以下几点:2.1 光照条件太阳能光伏电池组件需要充分的日照才能正常工作。
因此,在布局时需要考虑光线的入射角度和遮挡物的影响。
合理的布局可以避免阴影和光照不足的问题,提高发电效率。
2.2 空间利用率光伏电池组件通常需要占用一定的空间。
合理的布局可以最大化利用可用的空间,提高光伏电池组件的数量和发电能力。
这要求我们在布局时要充分考虑空间利用率,使每块光伏电池组件能够充分发挥作用。
2.3 温度效应光伏电池组件在工作过程中会产生一定的热量。
过高的温度会降低光伏电池组件的效率。
因此,在布局时需要考虑降低组件之间的热量传递,以减少温度效应带来的损失。
3. 光伏电池组件阵列布局的优化方法在布局光伏电池组件阵列时,有多种方法可以优化其效果。
下面是几种常见的布局优化方法:3.1 方阵布局方阵布局是最常见的光伏电池组件阵列布局方式之一。
在方阵布局中,光伏电池组件按照规定的间距和排列方式排列。
这种布局方式的优点是结构简单,容易布置。
缺点是光阴影相互影响的问题比较明显。
3.2 阶梯布局阶梯布局是一种将光伏电池组件根据地形高低进行错落排列的方式。
这种布局可以最大限度地减少阴影对发电效率的影响,并提供了更高的光能利用效率。
然而,阶梯布局在实际应用中会受到地形和空间限制。
3.3 集中式布局集中式布局是将所有的光伏电池组件集中放置在一个区域内,利用更高效的跟踪系统追踪太阳光的运动,并将光能集中到一个集中式的接收器上。
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光伏阵列组件排列分析研究
导语:伏发电是解决能源危机和环境危机的必由之路,光伏发电是人类未来重要的供电方式。
在过去的10年里,光伏发电产业的规模得到迅猛发展,太阳电池组件的全球产能达到40GWp,2011年全球光伏发电系统的安装容量达到27GWp,在2011年,中国光伏电站的建
设也有飞跃式的发展,累计安装容量超过2GWp。
光伏发电是解决能源危机和环境危机的必由之路,光伏发电是人类未来重要的供电方式。
在过去的10年里,光伏发电产业的规模得到迅猛发展,太阳电池组件的全球产能达到40GWp,2011年全球光伏发电系统的安装容量达到27GWp,在2011年,中国光伏电站的建设也有
飞跃式的发展,累计安装容量超过2GWp。
光伏发电系统的主要部件包括太阳电池组件、支架、汇流箱、逆变器、交直流配电系统、监测、计量和数据采集设备、电缆和电网接入系统以及其它硬件设备。
在设备制造方面,除了组件和逆变器,其他设备都是传统的电气设备,技术相当成熟,近几年来,随着技术的发展和标准的完善,产业化生产的组件和逆变器的质量有很大的提高和保障,效率是目前需要亟待突破的方向;在大型光伏电站的设计应用方面,国内尚处于起步阶段,对于很多设计的细节没有深入研究,尤其是光伏区里组件的布置,本文对组件的基本布置原则进行简要的研究分析。
1.太阳电池组件的结构
单个硅太阳电池通常不能直接供电,主要是由于太阳电池片即薄又脆,机械强度差,容易破裂;大气中的水分和腐蚀性气体会逐渐氧化和锈蚀电极,无法承受露天工作的严酷条件;同时单片太阳电池的工作电压一般约为0.6V,功率很小,约为2.5Wp至4.2Wp(取决于电
池的面积和效率),难以满足一般用电设备的实际需要。
所以必须为太阳提供机械、电气及化学等方面的保护,封装成太阳电池组件,才能直接用于建设光伏电站。
晶硅太阳电池的封装材料包括钢化玻璃、EVA、焊带、背板、铝边框、硅胶(胶带)
和接线盒,组件的制作过程是首先用焊带将电池片串联,然后用钢化玻璃、EVA、电池串
和背板按顺序叠放到一起,经过层压工序,然后安装铝边框,最后焊接接线盒,就完成了组件的封装,组件的结构如图1所示。
图1 组件的结构示意图
晶硅组件里的电池片是串联关系,当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时,将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量,被遮蔽的太阳电池此时会发热,称为热斑效应,热斑效应会严重影响组件的输出功率,同时会破坏太阳电池的性能。
有光照的太阳电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏,可以在太阳电池并联一个旁路二极管,当电池正常工作时,旁路二极管承受方向电压,处于反向截止状态,当电池被遮挡时,旁路二极管会导通,起到分流的作用,可以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件全部消耗,同时起到保护电池的作用,原则上每个电池片应并联一个旁路二极管,以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目,但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在,目前由60片电池片封装成的多晶硅组件是每二十个电池可并联一个旁路二极管。
组件的电路结构如图2所示。
图2 晶硅组件电路结构图
2.光伏阵列的倾角和间距
固定安装的太阳电池组件,为增加全年接收到的太阳辐照量,应尽可能朝向赤道方向安装,即朝向正南,同时组件应该选择最优的倾角。
组件最优安装倾角是由场址纬度和太阳辐照量的月际分布决定,可依据场址水平面太阳辐射数据为基础,利用《光伏并网电站太阳能资源评估规范》(征求意见稿)中倾斜面太阳能总辐射量计算方法,计算得到最优倾角,也可利用光伏电站设计专用软件计算得到最优倾角。
对于大型光伏电站,需要前后排布太阳电池组件方阵,光伏方阵距离的一般确定原则是冬至当天早9:00至下午3:00 太阳电池方阵不应被遮挡,如图3所示。
图3光伏阵列间距计算示意图
光伏阵列间距的计算公式是D = cosβ×L,L = H/tana,a = arcsin (sinfsind+cosfcosdcosw)
太阳高度角的公式:sina = sinfsind+cosfcosdcosw
太阳方位角的公式:sinβ = cosdsinw/cosa
其中:f为当地纬度;d为太阳赤纬,w为时角,上午9:00的时角为45度。
对于太阳辐照资源非常丰富的地区,例如青海和西藏,光伏阵列的间距可以适当加大,另外对于光辐照资源一般的地区,尤其是屋顶项目,考虑到土地或屋顶利用率,可以适当减小光伏阵列的间距。
3.组件排布方式的影响
对于大型光伏电站,光伏阵列南北间距不是无限大,当太阳高度角很小的时候,即早上和傍晚时候,阵列会不可避免的相互遮挡,必定会影响阵列的发电量。
组件的排布方式不同,遮挡对光伏阵列的发电影响也会不同,固定安装的组件的排布方式有两张,即纵向排布和横向排布两种方式,如图4和图5所示。
图4 组件纵向排布示意图
图5 组件横向排布示意图
下面对不同排布方式的组件进行阴影遮挡试验,研究阴影遮挡对发电量影响的差异。
目前主流晶硅组件是由60片(或者72片)电池片串联组成,每20片(或者24片)电池片并联一个旁路二极管,总共3个电池串。
当组件纵向排布时,阴影同时遮挡3个电池串,如图4所示,当组件横向排布时,开始时阴影只遮挡单个电池串,如图5所示。
首先我们从理论上对这两种遮蔽情形进行分析,当组件横向排布时,一开始阴影只遮挡1个电池串,当遮挡面积大到一定程度,这些被遮挡的电池会成为负载产生压降,当压降大于未遮挡电池的输出电压时,这时被遮挡电池串对应的旁路二极管会承受正压而导通,这时被遮挡电池串产生的功率全部被遮挡电池消耗,同时二极管正向导通,可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率,另外2个电池串可以正常输出功率。
当组件纵向排布时,阴影会同时遮挡3个电池串,3个二极管若全部正向导通,则组件没有功率输出,3个二极管若没有全部正向导通,则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗,组件也没有功率输出。
图6是标准测试条件(即温度25℃,光谱分布AM1.5,辐照强度是1000W/m2,)下组件未被遮挡时的输出功率,图7和图8是标准测试条件下组件横向遮挡和纵向遮挡时组件的输出功率,遮挡方式如图4和图5所示。
从图中可以看到,组件横向遮挡电池片时,组件的输出功率约为正常输出功率的2/3,说明二极管导通,起到保护作用,组件纵向遮挡电池片时,组件几乎没有功率输出,测试结果与理论一致,由此可以在光伏电站中组件采用横向排布,可以减少阴影遮挡造成的发电量损失。
图6 未遮挡组件的功率曲线
图7 组件纵向遮挡时的功率曲线
图8 组件横向遮挡时的功率曲线
4.结论
在大型光伏电站中,光伏阵列的间距会决定阴影遮挡对发电量的影响,在进行设计时,应参考设计准则,并针对场址的光资源的具体情况确定合理的间距;组件的排布方式对阴影遮挡时组件的发电量产生影响,根据理论分析和实际的测试结果,光伏电站中组件采用横向排布可以减少阴影遮挡时发电量损失。