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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 油浸紙絕緣電力電纜

架空電纜對光伏電站的陰影影響分析

發布日期：2022-04-18 點擊率：231

在光伏電站中，常常有直徑幾厘米的電纜、電線或者細桿狀物體（如建筑上的圓鋼避雷帶）對光伏組件形成遮擋，我們可以把這類障礙物的陰影稱之為線狀陰影。由于架空電纜等線徑較細，且距離光伏組件較遠，光伏電站設計中常常忽略架空電纜對光伏電站的陰影影響。本文從實際場景觀察和通過PVsyst模擬，分析架空電纜類的線狀障礙物對光伏電站的陰影影響。

1、本影、半影和偽本影區的含義

不透明體遮住光源時，如果光源是比較大的發光體，所產生的影子就有兩部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影。本影指發光體（非點光源）所發出光線被非透明物體阻擋后，在屏幕（或其他物體）上所投射出來完全黑暗的區域。此處發光體的光線完全被物體阻擋，而沒有任何光線到達。半影區域則是發光體的一部分光源發出的光線能照射到，另外一部分光源照射不到，因此陰影屬于半明半暗狀態。除了本影和半影外，當距離遮擋物更遠時，是光線相交后形成的影，是偽本影區，此處區域是障礙物較小，遮擋住光源的中間部分，而兩邊或四周其他部分遮擋不到形成的陰影。例如，日全食、日偏食，日環食的發生，就是地球在月亮后面的本影區或半影區或偽本影區有關。

圖1 以月食為例的本影和半影示意圖

2、線狀物體距離優化設計

如果光伏組件上出現本影，則光伏組件被遮擋的區域容易形成較為嚴重的熱斑。如果是半影遮擋，則熱斑不會明顯。因此，在光伏電站組件布置時，可以計算組件和障礙物之間的距離來規避本影區域。如下圖示意：

根據投影物體的直徑、日地距離，以及光線直線傳播時形成的近似三角關系，計算無本影時最優距離關系：

式中，為日地距離，約為1．5X108 km，ds為太陽的直徑，約為1．39X106 km。由于，因此上式可以簡化為：

舉例說明，如果架空電纜的直徑d為5cm，則距離組件表面的距離至少要達到5．4米才不會出現本影。由于電纜、電線等線狀障礙物的直徑都比較小，在幾厘米以下，因此，障礙物距離組件表面的距離幾乎都能滿足108倍直徑的要求。

3、實際架空電纜的陰影

讓友哥帶大家看看，光伏電站中的電纜電線問題實際案例，以及實際的電纜電線在地面上產生的陰影情況。

圖2 山東聊城某項目電線電纜對組件遮擋的案例

圖3 山東聊城某項目電線電纜對組件遮擋的案例

圖4 電線電纜對組件遮擋的案例

通過以上照片，我們可以看到，有的光伏電站中，光伏組件的布置對電線桿的陰影避讓不夠多，如圖2圖3為山東聊城的某個的光伏電站，在設計時沒有考慮電線桿的陰影影響，電站桿在光伏方陣的中間和光伏電站邊緣的圍欄內。另外，即便是對電線桿進行了有效的陰影避讓，但是由于電線屬于架空線路，長距離架空敷設，光伏電站的場地面積有限，光伏組件的布置難以避讓電纜遮擋的較多的場地面積，否則將產生場地的浪費，降低土地利用率。但高壓線路則因架空電力線路保護區的要求，各級高壓電纜線路的兩側有往外延伸距離的避讓要求。

接下來，看一看實際的電纜陰影情況。案例照片均是隨手選的場景和拍攝的照片，供參考。