【干货】电线杆类杆状障碍物对光伏电站的阴影影响分析

本文分析了电线杆类常见的杆状障碍物阴影对光伏发电站的阴影影响，并通过实际案例中的发电量损失对PVsyst模拟数据进行了验证，得出适合优化光伏方阵在杆状阴影区的布置区域，建议根据项目情况在春秋分阴影区外设计光伏方阵。本文提出了对于屋面光伏电站在杆状阴影下的光伏组串优化方法，经过分析能有效提高部分发电量。杆状阴影下的热斑问题以及是否对光伏组件产生破坏，是本文关注的另一个问题，暂未发现被遮挡组件的外观异常。

在现实生活中，人们对电力和通信的强烈的需求和依赖，造成电力线路、通信线路的纵横交错、无处不在，光伏电站项目选址常常遇到高压、低压、通信等杆塔线路穿过光伏电站场区。在光伏电站施工中，常需要避开杆塔的阴影区，或者将杆塔线路改造，迁移出光伏区。

架空电缆的线径是非常细的，在光伏组件表面形成的是线状阴影，但相对而言还有一些杆状的障碍物，直径较粗，而且高度很高，例如变电站的避雷针，旗杆，高度较高的路灯和电线杆，烟筒等。这类障碍物高度很高，在冬至日真太阳时900－1500之间，形成的扇形阴影面积很大。按照《光伏发电站设计规范》中，该时间段对组件不遮挡的要求，将会产生很大面积的避让场地，这样的场地对于用地紧张的光伏电站项目而言实属浪费。本文通过PVsyst软件建模分析并通过实际案例针发电量对比，探讨杆状阴影对光伏电站的发电影响，以及该情况下的优化设计。

1、杆状障碍物扇形阴影区计算

太阳的位置在地平坐标系中，通常有太阳高度角、方位角表示，太阳高度角是指太阳光线和地平面间的夹角，太阳方位角定义为太阳光线在地平面上的投影和正南方向的夹角。

计算方法如下

太阳时角，正午（真太阳时12点）为0，上午的时角为负值，下午的时角为正值，＝15°X（时间－12）。

太阳光线与地球赤道平面的夹角称为赤纬角，也是太阳和地球之间的连线与赤道平面的夹角。赤纬角与观察地点无关，仅与一年中的哪一天有关，以n为一年中的日期序号，赤纬角按照Cooper方程计算

通过计算太阳的高度角和太阳的方位角，即可确认太阳的位置，形成每天的太阳轨迹图，如下午所示。

图1 聊城市太阳轨迹图

由太阳的方位角、高度角和建筑物高度可以确定影子的长度和方位，L＝H／tanα。根据下面要介绍和分析的案例，针对聊城市某项目附近40米高度的通信杆，通过太阳的轨迹计算通信杆的阴影，计算时间点为冬至日、夏至日、春秋分真太阳时900－1500之间的阴影变化，通过软件绘制，如下图所示

2、杆状物体在光伏电站中的案例实拍

让我们看看，光伏电站中的电线杆和通信杆等杆状物体问题案例，下文照片均为实际场景。

图2，图3 中的电线杆是同一个项目的光伏电站，好像设计人员完全无视它们的存在，在设计中没有做任何阴影避让，同时部分光伏组件在高压线下布置，施工人员照图施工，运行中的电站场景即照片所示。该情况的发生，不应是地形图中测绘图纸错误（即测绘图中没有标注电线杆这类错误），可能是因为项目容量较大但征地面积不足的原因导致设计充分利用每一亩土地。