当前，光伏自动跟踪支架技术已经普遍用于平原地区，为光伏系统增加了可观的发电能量。但是，在沙漠等环境恶劣地区却因故障频出而不尽如人意。而手动可调倾角机械式光伏支架（本文简称可调支架）可以在稳定、成本略高的前提下在环境恶劣地区获得太阳辐射量的提高。对此，笔者对手动可调支架在宁夏银川滨河新区某光伏电站进行了验证试验。
    该光伏电站地处毛乌素沙漠边缘，位于北纬38°23°和38°24'，东经106°31'和106°32'之间，有着很好的阳光辐射资源。2016年4月29日安装了一组手动可调支架，支架上安装一组（16块）电池组件。根据日照原理，定期手动调整该组支架的倾角将光伏组件与太阳入射角成90°获得太阳最大辐射值，使组件电流和功率值达到最大值并稳定后，记录该时间的最佳倾角，同时与邻近固定支架的一组电池组件发电能量做对比，计算发电能量增加率。

    1 试验原理
    根据太阳能组件的特性，太阳光线与组件表面垂直时为最佳发电角度。理论上在北半球春分（3月21或22日）、夏至（每年6月21或22日）、秋分（9月21或22日）、冬至（12月21或22日）是太阳光线纬度方向角度变化的转折点。春分时阳光垂直照射于赤道线上，太阳赤纬角（地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角）为0，为获得最大的太阳辐射量，光伏阵列的最佳倾角为当地纬度角；春分至夏至阳光垂直照射位置由赤道线移至北回归线，太阳赤纬角为23°26'、光伏阵列安装最佳倾角为纬度角减去23°26'；由夏至至秋分，阳光垂直照射位置再由北回归线移至赤道线，秋分与春分的太阳赤纬角相同为0，光伏阵列的安装最佳倾角为当地纬度角；由秋分至冬至，阳光垂直照射位置由赤道线移至南回归线，太阳赤纬角为－23°26'、光伏阵列安装最佳倾角为纬度角加上23°26'。
    即电站（银川）地区理论最佳倾角为：春分，38°；夏至，38°24'-23°26'，约15°；秋分，38°；冬至，38°24'+23°26'，约62°。
    因此理论上可以分别在春分、夏至、秋分、冬至时前、后一段时间调节光伏阵列的倾角。

    2 试验过程
    （1）该组可调支架为三立柱单轴安装形式，共安装16块电池组件，按两层布置。圆盘设计可调倾角为5-71°，单侧可用10个孔位，每个孔位相差约7°。因孔位固定间隙、加工精度及支架面安装精度等因素影响，调整过程中只能在可调的两个孔位间选择最大程度的接近最佳倾角的孔位固定。可调支架示意图如图1所示。

    （2）试验期间，每周五12时30分左右调整一次可调支架的倾角（如遇天气影响则推迟），以获得更多数据。每次调整时都将调整时间、辐射值、可调支架调整后孔位、实测倾角、两组支架组串的电流值、实时发电能量等信息记录下来。

    3 试验结论
    （1）2016年4月29日到12月23日8个月的试验记录显示，实测最佳倾角为：夏至日（6月21日）附近，最佳倾角实测11°左右，而理论上该时段最佳倾角为15°，理论和实际相差不大；秋分日（9月21日）附近，最佳倾角实测34°左右，而理论上该时段最佳倾角为38°，理论和实际相差不大；冬至日（12月21日）附近，最佳倾角实测71。左右，而理论上该时段最佳倾角为62°，理论和实际有差距，但考虑支架抗风性能和调整已到极端角度，应保持在62°左右。
      （2）发电能量增加率。可调支架8个月累计比固定支架每组电池组发电能量增加9.32%。辐照度最高的7-8月，发电能量增加了11.69%。
    （3）倾角调整时间节点和角度。①考虑到理论结合实际，并最大化利用夏、秋两季的太阳能高辐射量，适当修正调整日期。如每年调整倾角4次，则分别应为：2月5日左右调整为34°，5月6日左右调整为11°，9月6日左右调整为34°，11月5日左右调整为62°。②考虑到春季和冬季辐照度较低，每年调整4次人工调节成本相对较高的经济性和合理性，适当修正调整角度。如每年调整两次，分别为：5月6日调整为17°，9月6日调整为4 2°。
      因太阳照射角是动态过程，故调整倾角也不能使所有时间获得最大辐照度，在不考虑当地限电的情况下，应确保在辐照度相对较大的月份处于最佳倾角时间更长，以获得更多的发电能量。