光伏阵列设计中的主意事项：斜面最佳倾斜角
最佳倾斜角计算结果图
由之前的分析过程可以看出，直接辐射的最大值位置发生在斜面倾斜角等于当地纬度时;散射辐射的最大值发生在斜面处于水平状态时;而反射辐射的最大值一般发生在斜面垂直放置时，最佳倾斜角要从三种辐射中求取平衡。由于一般的环境中，过低的反射系数导致反射辐射比例相对较少，分析时经常忽略不计。实际工程中一般将斜面倾斜角设定为比当地纬度稍微小，既增加了斜面上的直接辐射，也不会使得散射辐射减少太多，从而使得总辐射达到最大。对于反射率非常高的地方，反射辐射的比例可能超过直接辐射和散射辐射，此时就要考虑反射辐射的影响，斜面的倾斜角就要稍微超过当地纬度。
平行斜面的阴影分析
多组斜面平行放置时存在一个矛盾问题：不考虑周围其它因素的阴影，要使得每个斜面都能获得最多的辐射，前一斜面就不能对后一斜面造成任何阴影，这就需要两个斜面之间的距离足够大，而太大的斜面间距会导致有限的排放面积上不能获得最多的辐射总量，也就是效率和总量之间的矛盾，完全考虑其中一个会导致另一个出现严重不平衡。
如图11所示，两个平行面南放置的斜面，其阴影分析如下[25]：
相邻阵列的距离
平行斜面间的投影
冬至日的相对阴影长度
如果考虑周围建筑物或者树木的遮挡，只需将(25)中H的改为高度差与组件的高度值之和即可。
设计前期准备工作
我们使用RETScreen清洁能源项目分析软件进行设计分析。
光伏项目与气候和气象密切相关，光辐射和温度直接决定光伏组件的能量输出，风的存在对组件的通风和散热、组件安装有很大影响。PVSYST自带数据库已经具备北京的相关资料。
PVSYST内置北京站点信息
由于数据库中的数据来自Meteonorm和NASA，与我国地面观察站的结论有一定差别，而且不具备散射辐射，因此用《中国建筑热环境分析专用气象数据集》进行修正。《中国建筑热环境分析专用气象数据集》是中国气象局气象信息中心气象资料室和清华大学建筑技术科学系联合整理的一套数据，该数据集收录了全国270个地面气象太占1971-2003年的实测气象数据，并对其做出了分析、整理、补充数据及合理的差值计算，获得了全国270个台站的建筑人环境分子换用气象数据集。其数据内容包括了根据观测资料整理出来的设计用室外气象参数，以及由实验数据生成的动态模拟分析用逐时气象参数，是目前最完善的气象数据集之一。[26]
其中北京包含了北京和密云两个站点。北京的水平面月均光照辐射如图(4.6)所示。
图4.6北京月均辐射
北京月均气温
进入PVSYST---tool—在Geographicalsite中新建NCUT站点，将获得的准确数据输入数据库，如图所示。此时设计点的太阳轨迹如图(4.9)所示。
太阳轨迹
初步设计
初步设计是不考虑系统器件和器材选型的情况下，根据输入的气象参数对整个项目的一个大致估计。通过初步设计可以基本了解主要相关设计参数和预期结果，以待进行详细设计。
进入Preliminarydesign栏目，选择Grid-Connected(并网模式)进行初步设计。初步设计可以指定安装的光伏组件面积，或者指定装机容量，也可以不指定。本部分先分析最佳倾角和方位角，因此以指定装机容量为仿真基础条件。
更多细节里可以选择单独一组阵列或多组并排，也可以选择垂直里面上倾斜安装。对于标准安装模式、多晶硅、平顶屋面、自由安装模式。
单阵列固定装机容量最佳安装倾斜角分析
单阵列输出结果基本上接近系统输出结果，但是单阵列不考虑阵列间的相互影响，因此单阵列只用来确定最佳光伏阵列安装倾斜角和可获得的总能量输出，也可以获得逐月的分析仿真结果。
1kWp光伏组件不同倾斜角和方位角下的发电量
1kWp光伏组件不同倾斜角和方位角下的发电量
不同倾斜角时的发电量
当光伏阵列处于最佳安装倾角时，阵列输入结果如图所示，
最佳倾斜角下组件的日照辐射逐月示意图
最佳倾斜角下组件的发电量逐月示意图
对于平行于垂直外墙安装的组件，与垂直安装在水平面上的组件具有相同的结果，即时。其输出比最优状态下有大幅度下降，、和分别代表光伏组件安装在外墙正东面、正南面和正西面，其输出只有最佳输出的51.4%,68.6%,51.6%。
由此可以看出，直立安装光伏组件会造成极大的能量损失，鉴于光伏项目目前造价极为昂贵，因此近期不适宜发展直立墙面上的光伏建筑一体化项目。
多组阵列平行放置的情况分析
假如不考虑安装位置的绝对高度，则平均每天的光照时间大约为12个小时，每年6月21日附近和12月21日附近分别拥有最长的光照日期和最短的光照日期。根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》中北京的《典型气象(设计典型)年逐时参数报表》—“逐时气象参数”可以看出，在日照时间最短的12月份，有辐射记录的时间为7:00-15:00，但7:00-8:00的辐射很弱，可以忽略不计;在日照时间最长的6月份，有辐射记录的时间为4:00-18:00，但4:00-5:00的辐射很弱，可以忽略不计。
由于平时所用的时间与太阳的时角有一定差距，因此按照太阳时(下文均按太阳时)，一般设计时要求9：00-15:00之间平行阵列之间不能互相遮挡或有很小的遮挡(不超过5%)。并网系统追求总输出最大，而冬季辐射较弱，因此可以接受冬季的辐射遮挡达到20%。
仍以光伏示范校园施工方使用的YL235-29B光伏组件为例，该组件的实际大小为1650mm×990mm×50mm，该组件在组成阵列时可以采用横向并排放置，组成宽度为1650mm的阵列，也可以先2块纵向拼接，组成宽度为1980mm的阵列。考虑在屋顶放置时一旦出现故障，检修较为麻烦，应尽量避免宽度较大的阵列，此外，宽度较大的阵列迎风面积大，需要较大的固定设施，对屋顶造成的压力大，一旦出现建筑防水问题，处理起来也较为麻烦，因此本文以1650mm宽度阵列进行分析。
收益与造价、倾斜角关系
由表可以总结出，以作为基准，其造价如果超过了300万元，无论光伏阵列如何安装，整个系统将处于亏损运行状态。而当单位造价较低时，可以允许较大的安装倾角，用较高的利润抵消较低效率带来的影响，以求有限面积上可以安装更多的组件以产生较多的电能，使得单位面积上获得最大的收益;随着造价的上升，利润下降时就必须着力提升阵列的有效输出，否则会因为阵列安装不当而大幅度降低输出，导致大幅度亏损。
由此也可以看出，光伏示范校园项目中，120总造价516万元，折合造价425万元/，完全处于亏损状态，再加之未考虑遮蔽效应带来的影响，实际效果会更差。(作者：赵无量)
