为了使整个光伏发电系统得到最大功率输出，结合建设地点的地理、气候及太阳能资源条件，将太阳能组件以一定的朝向，排列方式及间距固定住的支撑结构，通常为钢结构和铝合金结构，或者两者混合。

四、设计

跟踪支架对于提高发电量的作用

1、跟踪支架对年发电量的影响

下图为2022年从某个支架厂家那里获得的、在不同地点、不同支架对发电量影响的一些实测数据

从上图可以看出，与最佳倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%，倾斜5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%，双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。但不

同纬度下，各种运行方式的发电量提高率显然是不一样的。大致有几个规律：1)最佳倾角固定式(以下简称“方式一”)在低纬度地区，由于最佳倾角较小，所以发电量提高很

少(如在8°时，几乎是不变的);在高纬度地区，最佳倾角大，发电量提高明显(如在50°时，提高了约25%)。2)平单轴跟踪式(以下简称“方式二”)这种运行方式跟踪了太阳

一天之内入射角的变化，其对发电量的提高率，在低纬度地区要明显优于高纬度地区。一般认为，这种运行方式更适合在纬度低于30°的地区使用，相对于“方式一”，可以

提高20%-30%的发电。当然在高纬度地区，相对“方式一”也能提高接近20%。3)斜单轴跟踪式(以下简称“方式三”)这种运行方式显然是结合了“方式一”和“方式二”的优

点。如同“方式一”不适合低纬度地区一样，这种运行方式在低纬度地区的表现并不比“方式二”好多少。因此，更适合高纬度地区。这种方式下，阵列两侧的支撑结构(支

架、转动轴)受力肯定是不一样的。由于高纬度地区的最佳倾角较大，如果采用“最佳倾角斜单轴”，则两侧受力不均衡就会很大。因此，工程中一般会采用一个较小的倾角

。4)双轴跟踪式(以下简称“方式四”)由于跟踪了太阳一天之内、一年之内的入射角的变化，这种方式对发电量的提高显然是最高的。5)固定可调式(以下简称“方式五”)这

种运行方式是根据太阳一年之内入射角的变化调整支架倾角，从而实现发电量的提高。从去年开始比较流行，下文会着重说明。

跟踪支架对各月发电量的影响

下图为甘肃某光伏电站、各种运行方式一年之内各月发电量情况。

说明：图片来自于王斯成老师ppt

从上图可见，相对于水平面辐射：固定式提高了春、秋、冬三季的发电量，而牺牲了夏季的发电量;单轴跟踪的曲线与水平面曲线几乎是完全平行的;双轴跟踪相对与单轴跟踪

，提高了春、秋、冬三季的发电量。

跟踪支架对日月发电量的影响

下图为甘肃武威某光伏电站、5月中旬的一天，各种运行方式一天之内各时刻发电量差异。

从上图可以看出：跟踪式(单轴、双轴)相对于固定式，提高了早晚的发电量;由于是春季的数据，所以中午的发电量，双轴与固定式相当，高于单轴。

从上文可以看出，跟踪式安装确实能提高发电量。然而，并不是所有的地方，跟踪式支架都能有很好的效果。那什么样的条件，适合采用跟踪式支架呢?

跟踪支架的适用条件

高“直射比”地区

在进行太阳能资源分析时，“直射比”是一个非常重要的参数。直射比= 水平面直接辐射：水平面直接辐射跟踪式支架，顾名思义，就是通过支架跟踪太阳光的入射角度，尽

量让太阳光垂直于光伏组件。只有直接辐射比例大的地方，跟踪才有意义。与直射比相关的另外一个参数就是“法向直接辐射”，简称DNI，即一直垂直于太阳能入射方向的

直接辐射。直射比大的地方，DNI也会相对偏大。下表为8个领跑者基地的直射比与DNI情况。表1：第二批领跑者8个基地的直射比与DNI情况

从上表可以看出，在直射比高的地区(包头、乌海、张家口)，DNI数值高于水平面总辐射，采用双轴跟踪，发电量会有较高的提升;在直射比较低的地方(淮南、淮北、济宁)，

双轴跟踪则效果不会很好。

下表为15个不同地点，采用双轴跟踪式安装方式，与采用最佳倾角固定式相比，发电量提高比例的理论测算值。表2：不同地点双轴跟踪式比固定式发电量提高理论测算值

从图1可以看出，双轴跟踪式相对于固定式发电量的提高比例，与项目场址的直射比有较好的相关性，相关性系数达到0.96。因此，在决定项目是否采用跟踪式之前，一定要

关注项目场址的直射比。

跟踪式安装方式的经济性分析

从上表可以看出，在上述假设条件下，1万kW的项目，采用平单轴跟踪式安装方式，每年会增加158万元的收入，如果初始成本(包含基础、支架、土地成本)增加低于1.55元/W

，则采用平单轴跟踪式相对划算;采用双轴跟踪式安装方式，每年会增加264万元的收入，如果初始成本增加低于2.59元/W，则采用平单轴跟踪式相对划算。如果项目所在地的

平均年满发小时数高于1200h，则上述标准可以适当增加;如果低于1200h，上述标准需适当降低。如下表所示。

表6：不同发电小时数情况下，跟踪式收益提高的折现值

由于跟踪式支架的价格一定。因此，在发电量高的地区，跟踪式的经济效益会更加明显。

典型应用案例

从前文的分析可以看出：

就跟踪安装方式的使用条件来看：

高直射比的地方，采用跟踪式将大大提高项目的发电量;

低纬度地区适合采用平单轴跟踪，高纬度地区适合采用斜单轴或双轴跟踪。

就性价比来看：

发电单元布置主要有以下改进：

按风向优化布置，光伏电站受风力影响，承受的载荷由外围到内部逐渐减少。在不同地方，在不影响支架结构强度的情况下，布置不同强度材料的支架，节省了材料。

固定支架的抗风能力比较强，支架的投资相对比较低。因此，电站由外到内分别布置固定支架、普通平单轴、优化平单轴。

因此，在实践中根据跟踪支架的优缺点，采用灵活的布置方案，一定会获得更好的经济收益!