快速估算屋顶光伏电站装机容量
前言
兔子君经常在开发分布式光伏项目的时候，发现很多开发者告知的项目规模，最后与实际情况差距非常大。原因就在于他们对屋顶分布式光伏项目如何快速估算缺少相关的经验。快速估算分布式的装机容量，可以让自己在前期对项目规模做到心中有数，可以进一步的预估需要投资的金额，能够快速判断项目可靠性，与业主商谈租金或者EMC合同时，也可以做到有的放矢。因此，较准确的估算项目的装机容量对判断项目的可行性有着重要作用。那么，如何快速的、较准确的估算屋顶分布式光伏的装机容量，今天兔子君与大家一同探讨。
1、 屋顶的类型
在我国，建筑物屋顶主要分为三大类：水泥屋顶、彩钢板屋顶和瓦式屋顶。不过从计算光伏系统安装的方式来看，主要可以分为水平屋顶和倾斜屋顶两类。
倾斜屋顶，括彩钢板屋顶和瓦式屋顶。一般来说，倾斜屋顶不需要铺支架、计算倾角，而是在安装时根据屋顶自身的倾斜角度敷设即可，无需考虑组件间的遮挡，所以组件可以无缝隙铺满。因此，在没有屋顶附属物的情况下，彩钢瓦屋顶的使用率会比水平屋顶高，装机容量也会比水平屋顶多。
图一：倾斜屋顶
水平屋顶顾名思义，即屋顶是平的，在我国水平屋顶多数为水泥屋顶，也有少部分地方采用沥青浇灌的。这类屋顶在敷设光伏组件时，需要配套建设支架（配重式或者自重式），并根据日照情况设置好倾斜角度。因为有倾角，为了保证前排组件在冬至日9点-15点不遮挡后排组件，因此两排组件之间要留有空间。因此，水平屋顶的屋顶使用率不如斜屋顶。
图二：配重式平屋顶安装
图三：自重式平屋顶安装
2. 快速估算
一般来说，分布式光伏系统的装机量要结合用户的用电量、屋顶面积、屋顶朝向、屋顶周围建筑物遮挡等情况综合来考虑。因此估算的时候需要考虑这些因素。
快捷的计算公式为：屋顶可装机容量=屋顶可利用面积×屋顶利用率×每平方米装机容量
一个标准电池组件的大小是1650mm*990mm，也就是约合1.63平方米，用组件的功率除以1.63，就是每平方的功率。兔子君为您准备了速查表：
屋顶利用率，也就是除去周围建筑物、女儿墙及屋顶附属物的遮挡后的实际可利用面积除以屋顶的总面积。实际设计中需要考虑建筑物所在地的经纬度、电站安装的最佳倾角（对于平屋顶）、采光带面积（彩钢瓦的倾斜屋顶）来具体计算。将屋顶总面积减去被遮挡的面积，就是屋顶光伏光伏电站的实际可利用面积。
对于屋顶周围建筑物及附属物的阴影计算，可以利用公式法计算影长时，首先需要知道当地纬度某一太阳时的，这里特别说明的是系统计算所用的时间是指太阳时（Solar Time），它是计算太阳高度角和方位角的基础，太阳时和法律时（Legal Time）不同，法律时是当地时钟所指的标准时间。这两种时间计算得到的高度角和方位角是不同的，理应注意区别。
公式中φ为所在地的纬度， δ为赤纬角， ω为太阳时角。
利用太阳高度角α和方位角β,通过三角关系即可求出某一高度遮挡物在水平面上的阴影长度L，参见图四。以南北向为Y轴，东西向为X轴，通过下面的公式计算得到Lx及Ly的值
图四：水平面上影长的X分量和Y分量
而Lx×Ly×2就是被阴影遮挡的面积，用屋顶总面积减去这部分面积，就是屋顶的实际可利用面积。
当然，简便一点的算法，一般而言对于两种屋顶，遮挡物所遮挡的宽度，可以近似采用：遮挡物的高度×2。用屋顶总面积减去这部分面积，就是屋顶的实际可利用面积。
当然，如果您觉得上面的分析过于麻烦，也可以采用下表中的系数进行估算：
3. 技术展望
事实上，据兔子君的了解，目前国外有许多较为便捷的利用地图的设计软件，比如美国的Aurora Solar、谷歌的Sunroof等。这些软件只需要用户定位项目地，然后通过输入屋顶及附近建筑物的相关信息，就可以在线排布光伏组件，然后软件自动分析阴影，优化排布，最后得到实际安装容量。而Aurora Soar更进一步的是，集成了电气设计以及经济性分析，给出完整的初期方案。极大的减少了设计难度，便于初级用户快速上手。当然，这些软件目前只能对小型的家庭屋顶进行设计，而且因为谷歌地图的原因，在国内并不能使用。
图五：Aurora solar分析报告示例
当然，这并不妨碍我们进行理念的移植，采用无人机现场航拍，计算机直接生成3D模型，通过相同的电站设计技术技术，进行相关的阴影分析及设计，可以快速的得出屋顶的装机容量。国内目前有一些前沿的公司正在开发，但是徒具其型，却不得要领，不得不说与其他先行者的差距还有一段不短的路程。
总结
分布式系统的装机量要结合业主的用电量、屋顶面积、朝向及建筑物周围的遮挡情况等情况综合来考虑，本文仅提供的是快速的估算方法。限于兔子君的水平，如果您对分布式光伏项目快速测算装机容量有什么其他心得，欢迎留言与兔子君讨论。
本文为PV兔子原创作品，非原文转载请添加管理员微信号pvtools_solar为好友，或直接扫描下方二维码添加兔子君好友，申请修改编辑授权。欢迎大家转载，谢谢您的喜爱和支持呦！
微信：pvtools_solar
兔子君
扫一扫上面的二维码，加我微信
更多精彩内容尽在PV兔子
订阅PV兔子微信
请
点击右上角“查看公众号”点击关注
请
搜索“PV兔子”点击关注
PVtools
公众号ID：PV兔子
长按识别二维码关注我们