一、跟踪式支架的种类
光伏电站的安装方式大致有五种：
1）最佳倾角固定式（目前应用最广泛）；
2）平单轴跟踪式；
3）斜单轴跟踪式；
4）双轴跟踪式；
5）固定可调式。
不同【tóng】的安【ān】装【zhuāng】方【fāng】式，最根本的区别就在于它们带来的【de】发【fā】电【diàn】量【liàng】差异。当然，初始投资和运行维护成本也【yě】会有差别。
一、不同跟踪式支架带来的发电量提高
2010年的时候，我开始【shǐ】关注【zhù】不同【tóng】运行【háng】方式的比较，从某【mǒu】个支架厂【chǎng】家那【nà】里获得了一些实测的数据，完成下图【tú】。
从【cóng】上图可【kě】以看出，与最佳倾角的固【gù】定式【shì】安装相比，水平单【dān】轴跟踪的发电量【liàng】提升了【le】17%~30%，倾斜5°单轴跟踪的发【fā】电【diàn】量提【tí】升了21%~35%，双轴跟踪的发电量提升了【le】35%~43%。但不【bú】同纬【wěi】度下，各种运行方式的【de】发电量提高【gāo】率显然是【shì】不一样的【de】。大致有几个【gè】规律：
1）最佳倾角固定式（以下简称“方式一”）
在低纬度地【dì】区【qū】，由于最佳倾角【jiǎo】较小【xiǎo】，所以发【fā】电量提高【gāo】很少（如在8°时，几乎是不变的）；在【zài】高纬度地区，最佳倾【qīng】角大，发电【diàn】量【liàng】提高明显（如在50°时，提高【gāo】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【tiān】之【zhī】内入射角的变化，其对发【fā】电【diàn】量的提高【gāo】率，在低纬度地区要【yào】明显优于高【gāo】纬度【dù】地【dì】区【qū】。一般【bān】认为，这种运行方式更【gèng】适合在纬度低【dī】于30°的地区使【shǐ】用，相对于“方式【shì】一”，可【kě】以提高20%-30%的发【fā】电。当然在高纬度【dù】地【dì】区，相对“方式一”也能提高接近【jìn】20%。
3）斜单轴跟踪式（以下简称“方式三”）
这【zhè】种运行方式显然是结合了“方式【shì】一”和“方【fāng】式二【èr】”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【dī】纬度地区的【de】表现并【bìng】不比“方【fāng】式二”好多【duō】少。因此【cǐ】，更适合【hé】高纬【wěi】度地区。
这【zhè】种方【fāng】式下，阵列两侧的支撑结构【gòu】（支架、转动轴）受力肯定是不一样的。由于【yú】高纬度地区的【de】最佳倾角【jiǎo】较【jiào】大，如果采用“最佳倾角斜单轴”，则【zé】两侧受【shòu】力不均衡就会很大。因此，工【gōng】程中一般会采【cǎi】用一【yī】个较小的【de】倾角【jiǎo】。
4）双轴跟踪式（以下简称“方式四”）
由于跟踪了太【tài】阳【yáng】一天之内、一年之内的入射角的【de】变化，这【zhè】种方式对发电量的提【tí】高显然【rán】是【shì】最高的【de】。
5）固定可调式（以下简称“方式五”）
这种运行【háng】方式是根据太【tài】阳【yáng】一【yī】年之内入射角【jiǎo】的变化调整【zhěng】支架倾角，从而实现发电量的提高。从去年开始比较流【liú】行【háng】，下【xià】文会着重说【shuō】明。
那【nà】不同运行方【fāng】式是【shì】如何提【tí】高发电【diàn】量的呢？来两个【gè】实际数据做的图【tú】（说明：图片来自于王斯成老【lǎo】师ppt）。
各种运行方式一年之内各月发电量差异
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提高的；
- 双轴跟踪相对与单轴跟踪，提高了春、秋、冬三季的发电量。
各种运行方式一天之内各时刻发电量差异（武威、5月中旬）
从上图可以看出：
- 跟踪式（单轴、双轴）相对与固定式，提高了早晚的发电量；
- 由于是春季【jì】的【de】数据，所【suǒ】以中午的发电量【liàng】，双轴与固定【dìng】式相当，高于单轴。
二、不同跟踪式支架的应用
从前文来看，无【wú】论怎【zěn】么比【bǐ】，跟踪式【shì】的都比固定式的发电量好，那为什【shí】么固【gù】定式仍是大家最【zuì】喜欢的运行方式呢【ne】？
其一，初始投资、占地、运维成本
无论是【shì】支架投资【zī】还是相同【tóng】装机容量的占地，还是运行维护【hù】成本，都遵循【xún】如下规律【lǜ】：
双轴跟踪式【shì】＞斜单轴【zhóu】跟踪【zōng】式＞平单轴跟踪式＞固【gù】定可调式＞最佳倾角固定【dìng】式
如一【yī】个10MW的项目【mù】，按25年平均【jun1】满发小【xiǎo】时数1300h来考虑，投资增加0.1元【yuán】/W，则需要【yào】增加净收益（年发【fā】电量【liàng】提【tí】高增加的【de】收入-运维成本）约10万元【yuán】才划算（按0.95元/kWh的电价，发电量【liàng】大约提高0.81%可获【huò】得10万元【yuán】收【shōu】入）。
如，平【píng】单轴跟踪投资大【dà】约增加1元/W，需要未【wèi】来【lái】每年净【jìng】收【shōu】入【rù】增加100万可以持平；而发【fā】电量大约提高20%，大约能提高【gāo】240万的收入！就【jiù】算【suàn】考【kǎo】虑一年多几十万的运【yùn】维费用【yòng】，也是划算的。那为什【shí】么大家不用呢？
其二，故障率与跟踪精度
跟【gēn】踪式【shì】故障【zhàng】率高是【shì】大【dà】家普遍反馈的问题。我国【guó】现有的光伏【fú】电站【zhàn】主要【yào】在西北【běi】，风沙大，对跟【gēn】踪轴的损害特别大。一旦出现鼓掌，别说发电量提【tí】高【gāo】了【le】，就连基本的发【fā】电量都保【bǎo】障不了！我并没有拿【ná】到具体的统计数字，但了解的【de】几个电站，大家都觉得跟踪式的容易坏。
除了故障率，跟【gēn】踪精度【dù】也达不【bú】到理想值，尤其是【shì】双轴【zhóu】跟踪。因此，发电量的提高也就会【huì】低于【yú】当初【chū】的预期。
三、固定可调式支架
之【zhī】所以【yǐ】把【bǎ】“固定可调式”单拎【līn】出【chū】来说，纯【chún】粹因为去年以【yǐ】来，这种方式比较火。
下图是青海某地一年采用3种角度和2种倾角的发电量情况。
采用三种不同角度时，各月发电量
不同角度调节方案时，拟合值后各月发电量
相对于最佳倾角：
三种角度【dù】（每年【nián】调节3次），可提高【gāo】发【fā】电量6.2%，前后间【jiān】距要增【zēng】加，占地【dì】面积会增大；
15°和36°（每【měi】年调节2次），可提高发电【diàn】量2.9%，前【qián】后间距不变【biàn】，占地【dì】面积不变；
55°和36°（每年调【diào】节【jiē】2次），可提高发【fā】电量【liàng】1.6%，前后间距要增加，占地面积【jī】会增大。
因此，采用固定式最佳倾角和一个较小的角度是比较合适的。
目前，市场上固定可调式的支架大概有4种。
千斤顶式
液压杆式
推杆式
圆弧式
根据【jù】电站运【yùn】维人【rén】员反馈：倾角【jiǎo】调节是件【jiàn】非常累人的事【shì】情，大家都不愿【yuàn】意去调，导致发电量【liàng】低于预【yù】期值。但固定可调式的故障率【lǜ】如何尚未收到【dào】反馈。
跟踪式安装方式确实能提高发电量。然而，并不是【shì】所有【yǒu】的地方，跟【gēn】踪式支架都能【néng】有很好【hǎo】的效果。那【nà】什么样的条件【jiàn】，适【shì】合采用跟【gēn】踪式支【zhī】架【jià】呢？
一、高“直射比“的地区
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【gù】名思义，就【jiù】是通过支架跟踪太阳【yáng】光【guāng】的入射角度，尽【jìn】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【yǔ】直射比【bǐ】相关的【de】另外一个参数就【jiù】是“法向直接辐射”，简称DNI，即一直【zhí】垂直【zhí】于【yú】太阳能入射方【fāng】向的直接辐射【shè】。直射比大的地方【fāng】，DNI也会相对偏大。下表为8个领跑者基地的【de】直射【shè】比与DNI情况【kuàng】。
表1：8个领跑者基地的直射比与DNI情况
从上表可【kě】以看出【chū】，在【zài】直射比高的地区（包【bāo】头、乌海、张家口），DNI数值高于水平面总【zǒng】辐射，采用双【shuāng】轴跟【gēn】踪，发电量会有较【jiào】高的【de】提升；在【zài】在直射比【bǐ】较【jiào】低的地方【fāng】（淮南、淮北、济宁），双轴跟【gēn】踪则效果不会很好。
下表为15个不同地【dì】点，采用双轴【zhóu】跟踪式安装方式，与【yǔ】采【cǎi】用最佳倾角固定【dìng】式【shì】相【xiàng】比，发电量提高比例的理【lǐ】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
图1：直射比与发电量提高的相关性
从图1可以看出【chū】，双轴跟【gēn】踪【zōng】式相对于固定式发电量的提高【gāo】比例，与项目场址【zhǐ】的直【zhí】射比有较好的相关性，相关【guān】性系数达到0.96。
因此，在决定项【xiàng】目是否采【cǎi】用跟【gēn】踪【zōng】式之前，一定要关注【zhù】项目场址的直【zhí】射比。
二、“低纬度”地区
1发电量的提升效果
纬度【dù】对跟【gēn】踪式的发电量提高影响【xiǎng】很大。低纬度【dù】地区，平单轴会有较好的效果；高纬度地区，平单轴效【xiào】果【guǒ】不【bú】明显，需【xū】要【yào】斜单轴或双轴【zhóu】跟【gēn】踪。
为【wéi】了排【pái】除直射比【bǐ】的影【yǐng】响，从表【biǎo】2的15个样本【běn】数据中，抽取了6个样本，组成3组进行对比
表3：纬度对跟踪效果的影响
注：斜单轴为最佳倾角斜单轴，下同。
上表3组数据中，每组的两个场址的直射比基本相同。
从平单轴【zhóu】相对于固定式增【zēng】加【jiā】的发电量来【lái】看，低纬度点的【de】增加比例明显【xiǎn】高于高【gāo】位度点。
从斜【xié】单【dān】轴【zhóu】相对于固【gù】定式增加的发电量来看，基本与直射【shè】比成正比；但从【cóng】斜单【dān】轴相对于平单【dān】轴的增加量（差值一栏），可明【míng】显看出，差值【zhí】大，即斜单【dān】轴相【xiàng】对于平【píng】单轴的效果更好。
综上【shàng】所述，仅从【cóng】发电量提高来看，低纬【wěi】度地区，适【shì】合用平单轴；高纬【wěi】度地区，适合用斜单【dān】轴或双轴【zhóu】跟踪。
2占地面积
以转换效率为16%的光伏组件为例，不同【tóng】形式、不同纬度【dù】下，1万kW光伏【fú】方阵的【de】占【zhàn】地面积如【rú】下表所【suǒ】示。
表4：不同安装方式下，光【guāng】伏方阵占地面积的理【lǐ】论测算值（单位：hm2/万kW）
从上【shàng】表可以【yǐ】看出，在【zài】高纬度地区，采用平【píng】单轴【zhóu】跟【gēn】踪的安【ān】装方式，占地面积略【luè】有增加；但采用斜单轴、双【shuāng】轴【zhóu】跟踪【zōng】式，占地面积将大【dà】大【dà】增加。在北纬40°地区，斜单【dān】轴跟踪的占【zhàn】地面积几乎为固定式的2倍。
在【zài】用地比较紧张、土地成【chéng】本【běn】高的【de】高【gāo】纬度地区，不大适合用斜单轴、双轴跟踪式【shì】。
3小结
根据上文的分析，对于高纬度【dù】地区的项目【mù】，从提高【gāo】发【fā】电量角度，宜采用斜单轴【zhóu】、双轴跟踪【zōng】；但从占地面积【jī】的角度，斜单轴、双轴跟踪【zōng】式会大【dà】大【dà】增【zēng】加占地面积。
鉴于上述原因，在低纬【wěi】度地区采用平单【dān】轴【zhóu】跟踪，是【shì】相【xiàng】对不错的【de】方案；在高【gāo】纬度地区，在土地成本比较便宜【yí】的情【qíng】况下【xià】，可考虑采用【yòng】斜单轴、双轴跟踪【zōng】。
三、性价比分析
跟踪式确实能提高发电量，但同时也会增加【jiā】项目投资【zī】、运【yùn】维成本。与固定式相比，跟踪式【shì】的【de】成【chéng】本增加主【zhǔ】要体现【xiàn】在三方面【miàn】：1）支架成本提高，2）占地面积增加【jiā】，3）运维费用增加【jiā】。
1运维成本
1）相对于固定式支架【jià】，跟踪式支架高【gāo】度【dù】较【jiào】高，清洗、维修难度【dù】较高，费用会增加；
2）跟踪系统导致自耗电较高；
3）跟踪系统故障率相对较高。
2占地面积
如【rú】前文所述，采用跟【gēn】踪式的安装方式【shì】，占地【dì】面积大大增【zēng】加【jiā】，将提高项目【mù】的土地成本。
3性价比分析
以二类电价区（电价【jià】0.88元/kWh）1万kW的项目为例，假设【shè】最佳倾【qīng】角【jiǎo】固定【dìng】式【shì】的平均年满发小【xiǎo】时【shí】数为1200h，采【cǎi】用平单轴跟踪发【fā】电量【liàng】提高15%，采【cǎi】用双轴跟踪发电量【liàng】提高25%。假设跟踪式的运行维护成本不增加。
表5：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【yòng】平单轴【zhóu】跟【gēn】踪【zōng】式【shì】安【ān】装方式，每【měi】年会增加158万元的收入，如果初始成本【běn】（包含【hán】基础、支【zhī】架、土地成【chéng】本）增加【jiā】低于1.55元【yuán】/W，则采用平单轴跟踪式相对划算；
采用双轴跟踪式安装【zhuāng】方式，每年【nián】会【huì】增加264万【wàn】元【yuán】的收入，如果【guǒ】初始成本增加低【dī】于2.59元/W，则【zé】采用平单轴【zhóu】跟踪式相对划算。
如果项目所【suǒ】在【zài】地的平均年满发小时数【shù】高于1200h，则上述标【biāo】准可【kě】以适当增加【jiā】；如【rú】果低于1200h，上述【shù】标【biāo】准需适当降【jiàng】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【zōng】式支架的价格【gé】一【yī】定。因此，在发电量高的地【dì】区，跟踪式的经济效益【yì】会更加【jiā】明显。
四、综合分析
就跟踪式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【wěi】度【dù】地区适合采用平单轴【zhóu】跟踪，高纬度【dù】地区【qū】适合采用斜单轴或双轴【zhóu】跟踪。
就性价比来看：
在太阳能资源【yuán】好、发电量高的地区，即年总辐射【shè】量高的【de】地区，跟踪【zōng】式支【zhī】架的性【xìng】价比【bǐ】会更高。
