在光伏电站中，常常有直径几厘米的电缆、电线或者细杆状物体(如建筑上的圆钢避雷带)对光伏组件形成遮挡，我们可以把这类障碍物的阴影称之为线状阴影。由于架空电缆等线径较细，且距离光伏组件较远，光伏电站设计中常常忽略架空电缆对光伏电站的阴影影响。本文从实际场景观察和通过PVsyst模拟，分析架空电缆类的线状障碍物对光伏电站的阴影影响。

1、本影、半影和伪本影区的含义

不透明体遮住光源时，如果光源是比较大的发光体，所产生的影子就有两部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影。本影指发光体(非点光源)所发出光线被非透明物体阻挡后，在屏幕(或其他物体)上所投射出来完全黑暗的区域。此处发光体的光线完全被物体阻挡，而没有任何光线到达。半影区域则是发光体的一部分光源发出的光线能照射到，另外一部分光源照射不到，因此阴影属于半明半暗状态。除了本影和半影外，当距离遮挡物更远时，是光线相交后形成的影，是伪本影区，此处区域是障碍物较小，遮挡住光源的中间部分，而两边或四周其他部分遮挡不到形成的阴影。例如，日全食、日偏食，日环食的发生，就是地球在月亮后面的本影区或半影区或伪本影区有关。

 

 

图1 以月食为例的本影和半影示意图

2、线状物体距离优化设计

如果光伏组件上出现本影，则光伏组件被遮挡的区域容易形成较为严重的热斑。如果是半影遮挡，则热斑不会明显。因此，在光伏电站组件布置时，可以计算组件和障碍物之间的距离来规避本影区域。如下图示意：

 

 

根据投影物体的直径、日地距离，以及光线直线传播时形成的近似三角关系，计算无本影时最优距离关系：

 

 

式中，

为日地距离，约为1.5X108 km，ds为太阳的直径，约为1.39X106 km。由于 ，因此上式可以简化为：

 

 

 

举例说明，如果架空电缆的直径d为5cm，则距离组件表面的距离至少要达到5.4米才不会出现本影。由于电缆、电线等线状障碍物的直径都比较小，在几厘米以下，因此，障碍物距离组件表面的距离几乎都能满足108倍直径的要求。

3、实际架空电缆的阴影

让友哥带大家看看，光伏电站中的电缆电线问题实际案例，以及实际的电缆电线在地面上产生的阴影情况。

 

 

图2 山东聊城某项目电线电缆对组件遮挡的案例

 

 

图3 山东聊城某项目电线电缆对组件遮挡的案例

 

 

图4 电线电缆对组件遮挡的案例

通过以上照片，我们可以看到，有的光伏电站中，光伏组件的布置对电线杆的阴影避让不够多，如图2图3为山东聊城的某个的光伏电站，在设计时没有考虑电线杆的阴影影响，电站杆在光伏方阵的中间和光伏电站边缘的围栏内。另外，即便是对电线杆进行了有效的阴影避让，但是由于电线属于架空线路，长距离架空敷设，光伏电站的场地面积有限，光伏组件的布置难以避让电缆遮挡的较多的场地面积，否则将产生场地的浪费，降低土地利用率。但高压线路则因架空电力线路保护区的要求，各级高压电缆线路的两侧有往外延伸距离的避让要求。