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    分布式電站提升發電能力的途徑:屋頂通風腔的優化設計
    【字體: 】  日期:19-11-27  來源:來自網絡  熱度:

    國內大部分彩鋼瓦屋面分布式電站,為了充分利用屋面的面積,云南时时彩平台官网通常設計為平鋪形式,在承載能力足夠的情況下,除了運維通道和采光帶以外,屋面其他的區域則是能鋪則鋪。

    (來源:微信公眾號“坎德拉學院”作者:柯愛恩)

    光伏組件通常離屋面距離約10cm,當屋面溫度升高后,組件的輸出功率會降低,在實際運行中,不同位置的組件其運行溫度不同,同一串組件的輸出性能不一致,影響整串的發電,對整個電站的發電能力將帶來不同程度的影響。

    下文從組件散熱角度,參閱國內外相關文獻,指出了國內某些彩鋼瓦分布式電站組件現有安裝方式的缺陷,同時對無通風腔陣列的組件溫度及有通風腔設計的陣列溫度進行了對比,結果表明:

    原遠離迎風處的組件在設計通風腔以后,組件的運行溫度將有一定的降低,對發電能力有一定的提升作用,對分布式電站的優化設計將有一定的參考價值。

    1)分布式屋頂光伏組件的常見布置安裝面積最大化的安裝方式,如圖1所示,基本上除了不能鋪的地方,都鋪滿了,運維難度可想而知,陣列內部的組件如需要維護,人員上屋頂更換,光伏組件容易受到踩踏。

    另外這種安裝方式除了兩頭可以接受風吹散熱,其內部的散熱空間是非常狹小的,空氣流動的可能性較低,組件表面熱量不容易散出。如果是在夏天,太陽光照特別好的情況下,陣列內部的組件溫度將是比較高的。

    彩鋼瓦屋面一般設有采光帶,在光伏設計時一般需要避開,因為在采光帶的兩側,在充分驗證承載力后,基本上也是能鋪則鋪。
     

    子陣列構成方式有4*20,4*4兩種方式。從散熱角度,4*4的安裝方式散熱能力將比4*20的要好一些。

    2)通風腔的散熱原理彩鋼瓦屋面的通風腔示意圖如圖3所示,其傳熱情況比較復雜,通風腔內空氣吸收的熱量具體分為兩部分:

    一部分是由光伏組件與腔內空氣進行對流換熱所得;另一部分是光伏組件與屋面進行輻射換熱后增加屋面的溫度,再由屋面與腔內空氣進行對流換熱所得。其中光伏組件與屋面之間的輻射換熱僅取決于兩物體表面的溫度,而與其它因素無關。

    根據熱力學相關理論,腔中傳熱情況不斷變化,經過足夠長的時間,通風腔中的流場和溫度場均處于穩定階段。

    3)陣列組件布置方式對組件溫度的影響為了比較常規組件安裝方式和具有通風腔設計的組件溫度,設計兩種場景,第一種如圖4所示,為4*8安裝方式,假設迎風處如圖標識,迎風處第一塊組件標識為1,該子陣列的最遠離迎風處標識為8。

    1.webp.jpg

    第二種場景如圖所示,在第4塊和第5塊之間設置1.5寬度的通風腔。

    2.webp.jpg

    根據國內外相關文獻數據,如下圖為光伏組件中間設置間距與未設置間距的溫度分布曲線,可以明顯看到兩者的溫度差異,設置通風間距后,各列組件的平均溫度都得到不同程度的降低。

    遠離迎風端的光伏陣列特別是第7列和8列的組件溫度并沒有隨著距離的增加而呈現線性增長,整體溫度分布平穩。

    根據實驗結果,通風腔高度的提升對光伏組件背面的溫度降低有顯著作用,但這一作用存在一定的有效距離,每10cm通風高度的增加可平均帶來約2℃的溫度降幅。

    場景1組件溫度

    兩種場景下組件溫度對比

    通過上文可知,彩鋼瓦屋面分布式電站設計,在光伏組件布置中,每隔一段距離可增大光伏組件之間的距離,人為制造通風區域,可有效地降低組件溫度,提升發電能力。

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