本發(fā)明涉及一種光伏電站的建設(shè)方法，尤其涉及一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法。

背景技術(shù)：

在全球節(jié)能減排、能源安全的巨大挑戰(zhàn)下，發(fā)展可再生能源成為推動(dòng)后危機(jī)時(shí)代經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要手段。隨著國(guó)家一系列的有利支持政策出臺(tái)，光伏行業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)光伏電站的建設(shè)裝機(jī)容量逐年高升，預(yù)計(jì)2020年全國(guó)總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到150GW。

以往大型地面光伏電站主要建設(shè)在地勢(shì)較為平坦的地區(qū)，近幾年隨著地勢(shì)平坦，建設(shè)條件好的土地資源日益減少，滿(mǎn)足不了蓬勃發(fā)展過(guò)程中的光伏電站建設(shè)，目光逐漸投向了丘陵、山地等復(fù)雜的地形地勢(shì)。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的山地光伏電站建設(shè)組件布置方法多式多樣，綜合分析，主要可以歸為兩大類(lèi)：其一是利用加長(zhǎng)光伏陣列的支架，彌補(bǔ)地形造成的地勢(shì)差，使得光伏組件處于最佳傾角正南朝向鋪設(shè)；其二是光伏組件的布置順應(yīng)山地地形走勢(shì)，支架立柱的長(zhǎng)短基本相同，各陣列的朝向不一致，利用發(fā)電量的損失彌補(bǔ)建設(shè)難度和成本增加，使得光伏組件陣列非正南朝向。

然而，傳統(tǒng)的組件布置方式存在著許多的缺陷和不足，利用加長(zhǎng)支架立柱彌補(bǔ)地勢(shì)差使得組件朝正南的布置方法，主要存在以下缺陷：1、支架立柱需加長(zhǎng)，且長(zhǎng)短各不相同，需現(xiàn)場(chǎng)切割，材料和施工成本高；2、由于立柱加長(zhǎng)，相鄰陣列間存在階梯高差，陰影遮擋范圍大，土地占用量大，坡度越大，緯度越高，土地占用量越大；3、立柱的長(zhǎng)短不一，對(duì)支架結(jié)構(gòu)的平衡穩(wěn)定性提出了更高的挑戰(zhàn)，支架的結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生不平衡的穩(wěn)定性隱患。

順應(yīng)山地地形走勢(shì)的光伏組件布置方法，主要存在以下缺陷：1、組件布置順應(yīng)山地地形布置，朝向各不一致，非正南朝向山坡上布置的光伏組件，全年接收的太陽(yáng)輻射量減少，發(fā)電效率降低；2、光伏組件陣列朝向與山坡一致，朝向各不一致，陣列間存在匹配差，影響發(fā)電效率，且對(duì)光伏組件的衰減影響較大；

此外，采用傳統(tǒng)的組件布置方法，在建設(shè)過(guò)程中通常需要較大的場(chǎng)地平整工程，不僅增加了工程成本及施工難度，而且對(duì)原有地形造成了破壞，恢復(fù)原貌或山坡原有的穩(wěn)定性，需要額外的護(hù)坡工程，若護(hù)坡不當(dāng)，有可能會(huì)引起砂石滾落、泥石流、山崩等現(xiàn)象，給電站帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供了一種發(fā)電效率高，自適應(yīng)功能強(qiáng)，施工難度低，土地利用率高的山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，光伏陣列在最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得光伏陣列平行于最佳傾角平面與山坡坡面的交線(xiàn)。

所述的最佳傾角平面1是根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、氣象數(shù)據(jù)得出的光伏組件全年接收太陽(yáng)輻射量最多的傾角所在的平面。

所述的光伏陣列4是由單位數(shù)量光伏組件、光伏支架以及陣列基礎(chǔ)組成。所述的光伏支架可以調(diào)節(jié)，適應(yīng)光伏組件在最佳傾角平面1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)光伏陣列與水平面間夾角的變化。

所述的交線(xiàn)3是最佳傾角平面1與山坡坡面2兩個(gè)平面相交所產(chǎn)生的交線(xiàn)。

如上所述的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，光伏組件在最佳傾角平面1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不脫離于最佳傾角平面1，保證了光伏組件正南朝向且全年接收的太陽(yáng)能輻射量最大。光伏組件轉(zhuǎn)動(dòng)到某一特定角度時(shí)，光伏組件邊平行于最佳傾角平面1與山坡坡面2相交的交線(xiàn)3，使得單位數(shù)量的光伏組件、光伏支架和陣列基礎(chǔ)組成的光伏陣列4平行于交線(xiàn)3，光伏陣列4的基礎(chǔ)沿平行于交線(xiàn)4布置，所以光伏陣列3支架立柱5高度基本一致。

如上所述的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，同一光伏電站建設(shè)地點(diǎn)，經(jīng)緯度差異較小，最佳傾角平面1的傾角變化可以忽略不計(jì)。但山地地形復(fù)雜，起伏不定，朝向各異，導(dǎo)致最佳傾角平面與山坡坡面相交的交線(xiàn)曲折不一。所述的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，通過(guò)精細(xì)劃分山地地形的朝向和坡度，嚴(yán)格將朝向和坡度在一定范圍內(nèi)變化的區(qū)域劃分到同一地塊區(qū)域內(nèi)，將山地地形朝向和坡度劃分成若干個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的地塊區(qū)域，如上所述的地塊區(qū)域內(nèi)，可以通過(guò)調(diào)整基礎(chǔ)頂標(biāo)高，將地塊區(qū)域內(nèi)布置的光伏陣列調(diào)整成相同朝向和坡度的山地，使得同一地塊區(qū)域內(nèi)的光伏陣列在最佳傾角面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角相同，支架立柱長(zhǎng)短基本一致。

采用上述技術(shù)方案的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，單位數(shù)量的光伏組件、光伏支架及陣列基礎(chǔ)組成光伏陣列。如上所述的地塊區(qū)域，不同的地塊區(qū)域與所述的最佳傾角的交線(xiàn)存在平面角度差，使得所述的光伏陣列在所述的最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不同，導(dǎo)致所述的光伏陣列與水平面間的夾角不同。所述的光伏支架具有可調(diào)節(jié)性，能適應(yīng)所述的光伏陣列在所述的最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光伏陣列與水平面間夾角的變化。

采用上述技術(shù)方案的一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，如上所述光伏陣列在所述的最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得光伏陣列與水平面的夾角小于等于最佳傾角，所述的光伏陣列產(chǎn)生的陰影遮擋面積也相應(yīng)減少。

一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法具有如下特點(diǎn)：

1、光伏陣列在最佳傾角平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且不脫離最佳傾角平面，因此只要山體不產(chǎn)生陰影遮擋或陣列間互不遮擋，光伏陣列全年接受的太陽(yáng)輻射量最大；

2、光伏陣列平行于最佳傾角面與山坡坡面的交線(xiàn)，陣列基礎(chǔ)布置平行于交線(xiàn)，光伏支架立柱基本一致，因此光伏支架成本節(jié)省、施工難度低、結(jié)構(gòu)平衡性好；

3、光伏支架具備可調(diào)節(jié)性，能適應(yīng)光伏陣列0°至最佳傾角角度之間的變化，支架適應(yīng)性強(qiáng)；

4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，建設(shè)方便，使用范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1為山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置示意圖。

圖2為最佳傾角平面與山坡坡面相交示意圖。

圖3為可調(diào)節(jié)光伏陣列支架示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，一種山地光伏電站組件正南最佳傾角的立體布置方法，光伏陣列4由單位數(shù)量的光伏組件，光伏支架4和陣列基礎(chǔ)構(gòu)成，光伏組件在最佳傾角平面1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且不脫離于最佳傾角平面1；最佳傾角平面1與山坡坡面2相交，形成交線(xiàn)3；光伏陣列基礎(chǔ)沿交線(xiàn)平行布置，光伏陣列在最佳傾角平面1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度后與交線(xiàn)3平行，可調(diào)光伏支架3的立柱5長(zhǎng)短基本一致，且支架的可調(diào)節(jié)性能適應(yīng)光伏陣列在最佳傾角平面1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光伏陣列4與水平面間傾角的變化；針對(duì)山地地形復(fù)雜性，變化無(wú)規(guī)律性，可通過(guò)精細(xì)化劃分地塊區(qū)域，控制山坡朝向、山坡坡度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，該地塊區(qū)域內(nèi)的光伏陣列4均可通過(guò)控制光伏陣列4的基礎(chǔ)頂標(biāo)高，將地塊區(qū)域內(nèi)的光伏陣列4基礎(chǔ)頂點(diǎn)調(diào)整到同一個(gè)理想的山坡平面內(nèi)。

本第一實(shí)施例應(yīng)用于光伏電站建設(shè)地的山坡為南偏東30°，山坡坡度25°的山坡1，光伏組件的最佳傾角為17°。正南朝向的17°最佳傾角平面與南偏東30°，山坡坡度25°的山坡坡面相交于交線(xiàn)W。光伏陣列由 24塊光伏組件、3根單立柱的光伏支架和三個(gè)灌注樁基礎(chǔ)組成，其中24塊光伏組件兩排豎向（2*12）布置。三個(gè)灌注樁基礎(chǔ)沿交線(xiàn)W平行布置，光伏支架的立柱長(zhǎng)度相同，光伏下端通過(guò)地腳螺栓緊固于灌注樁基礎(chǔ)上，上部用于安裝雙排豎向布置的24塊光伏組件，光伏陣列的長(zhǎng)邊也平行交線(xiàn)W。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案布置的光伏組件為正南朝向的最佳傾角布置，且光伏支架立柱基本相同，光伏組件與山坡坡面的高差基本一致。

本第二實(shí)施例應(yīng)用于復(fù)雜的山坡地形，山坡坡度和朝向均為一定范圍內(nèi)的變化值，坡度在22.5°到27.5°的范圍內(nèi)變化，朝向在南偏東25°到35°的范圍內(nèi)變化，光伏組件的最佳傾角為17°，其余因素均與第一實(shí)施例相同。該范圍內(nèi)變化的山坡坡度和山坡朝向劃分到同一地塊區(qū)域內(nèi)，該地塊區(qū)域內(nèi)的光伏陣列基礎(chǔ)布置均以平行于17°最佳傾角平面與南偏東30°，山坡坡度25°的山坡面形成的交線(xiàn)W，光伏陣列的長(zhǎng)邊也平行于交線(xiàn)W。光伏陣列布置在該區(qū)域內(nèi)山坡坡度非25°，山坡朝向非南偏東30°的實(shí)際地形時(shí)，通過(guò)調(diào)整光伏陣列基礎(chǔ)頂點(diǎn)高度，使得光伏陣列三個(gè)基礎(chǔ)的頂點(diǎn)均處于山坡坡度25°，朝向南偏東30°的山坡坡面內(nèi)。本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于通過(guò)控制調(diào)整陣列基礎(chǔ)頂點(diǎn)，使得不同地形的山坡坡面布置的光伏陣列基礎(chǔ)頂點(diǎn)在同一山坡坡面內(nèi)，具體工作方式同第一實(shí)施例。