當元件表面直接面向太陽時，太陽能元件會產生最大功率。對於面向赤道的固定模組，這通常發生在中午。太陽能跟蹤陣列的高效能來自於長時間保持最佳角度的能力。澳大利亞最常見的型別是南北軸跟蹤器，它從東到西跟蹤太陽，因其軸在南北方向上執行而得名。
定位南北軸跟蹤器的理論最佳方法是將軸與真北和真南對齊。然而，由於有限的土地面積和不統一的土地邊界等物理限制，這並不總是可行的。使陣列軸遠離北方可能會以易於安裝或增加專案區域內的陣列容量來犧牲系統性能。但是，當陣列軸不再指向真北時，會損失多少代？當它遠離赤道時，跟蹤器系統會失去生產嗎？
本文探討了方向和緯度對太陽跟蹤效能的影響。在PVSyst 中對具有不同緯度、不同方向的跟蹤系統進行了建模，並將其效能與最佳佈局進行了比較。
本文僅考察南北軸跟蹤陣列。
圖 1：以不同方位角定向的南北跟蹤陣列
太陽跟蹤效能模型引數
系統在方向和緯度方面的效能在 PVSyst（7.0 版）中建模。一臺南北軸跟蹤器用 90 個模組建模，總功率為 30.15 kWp。該陣列與一個 27kVA 逆變器相匹配。如果您不熟悉 PVsyst，您可以在此處透過我們的PVsyst 短期課程線上學習。
以下引數在所有場景中都保持不變，以避免出現差異：
- 光伏元件型號：天合TSM-335DD14A(II)
- 逆變器型號：Fronius ECO 27.0-3-S
- 反照率效應：0.2（典型地面安裝）。
- 使用晴天模型（即沒有模擬陰天）。
- 海拔：0米
- 全域性預設 ASHRAE 引數化時的 IAM 損失，B o = 0.05。
- 沒有地平線陰影/遠場陰影。
- 功率因數：統一。
- 回溯禁用（模擬是在單個跟蹤器上進行的）。
- 設計的最低和最高現場溫度保持恆定。
- 熱損耗、模組質量損失、LID、模組失配、汙染、交流和直流歐姆損耗等損耗引數保持恆定。
- 系統不可用性沒有建模。
- 沒有考慮老化。
- Meteonorm（內置於 PVSyst）用於生成合成天氣資料。
調查結果/分析
對單個南北軸跟蹤器完成了模擬，軸方位角在 0° 到 -30° 的緯度範圍內從 345° 到 15° 不等。下圖比較了太陽能跟蹤陣列在不同緯度和方向下的比能量產生、效能比和溫度損失。
圖2：不同緯度從NW到NE的PV跟蹤器的具體產量
方向對太陽跟蹤效能的影響
圖 2 說明了系統在不同緯度的具體產量，其中跟蹤器軸面向的方向範圍從 -15° W（即 345°）到 15° E。具體產量被繪製為圖表，因為該值可用於給出指示效能源產量任何給定的系統大小。
可以觀察到，當南北軸跟蹤器的軸與正北對齊時，確實在所有緯度上都體驗到了最佳效能。在所有建模緯度上，當軸遠離真北時，特定產量的損失在 27-31 kWh/kWp/yr 的範圍內。還觀察到，當軸與北稍偏西對齊時，系統的效能略好，即軸的方向為 -15° 到 -0°，並且模組經歷輕微的東北向西南方向，而不是軸為與北稍東對齊。這可能是因為在西向（朝東）軸的情況下，當模組處於最佳位置時，模組會更涼爽。
緯度效應
令人驚訝的是，比較不同緯度的能源生產，我們可以觀察到低緯度（遠離赤道）往往表現更好。0°軸定向產量比較，0°和-10°緯度之間略有增加1.3%，-10°和-20°緯度比較增加6.5%；然後在 -20° 和 -30° 緯度之間增加 2%。0° 和 -30° 緯度之間的比產量差異是驚人的 267kWh/kWp/yr。
能量產生相對於緯度的增加可能是由於這樣一個事實，儘管輻射量減少，但遠離赤道的緯度的溫度損失減少了約 3%，這提高了系統的整體效能。
圖 3：緯度對跟蹤光伏陣列效能比和溫度損失的影響
圖 3 描述了當建模系統遠離赤道向南半球低緯度移動時觀察到的溫度損失變化。緯度 0°、-10° 和 -20° 之間的溫度損失保持大致相同。僅在-30°時溫度損失突然下降約3%。這也解釋了效能比的增加，即如果系統以其銘牌效率工作，系統將有效產生的能量與系統輸出的比率。
溫度損失的減少可能是因為建模的系統不再處於熱帶氣候區並進入溫帶氣候區。在 0° 到 -20° 的緯度範圍內，效能比似乎相似。在 -30° 緯度，我們看到效能比提高了約 1.5%。雖然人們會懷疑係統的效能會隨著輻照量的減少而降低，但似乎隨著輻照量的減少，系統會在更低的溫度下執行，從而提高了系統的整體效率和效能。
結論
根據我們的 PVSyst 模型，我們確認當跟蹤器軸（顧名思義）完全沿南北軸定向時，南北軸跟蹤系統的效能最佳。但是，如果專案現場存在物理限制，例如方位問題或場地邊界，則可以安裝南北軸跟蹤系統，偏離真北最多 15°，而不會造成顯著的發電損失。根據我們的分析，我們估計與北方成 15° 角的南北軸跟蹤系統具有大約 30 kWh/kWp/yr 特定生產損失。
此外，與安裝在赤道上的系統相比，在較低緯度安裝跟蹤系統似乎對專案的整體 LCOE 更有利，因為它的執行效率更高，比產量增加約 267kWh/kWp/yr，可能由於更有利的氣候和建模假設。 編譯 陳講運
