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太陽能電池板方陣安裝分析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1668次  |  2020年05月12日  

由于太陽能是一種清潔的能源,它的應(yīng)用正在世界范圍內(nèi)快速地上升。利用太陽光發(fā)電就是一種使用太陽能的方式,可是目前建設(shè)一個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本還是較高的,從我國(guó)現(xiàn)階段的太陽能發(fā)電成本來看,其花費(fèi)在太陽電池組件的費(fèi)用大約為30~40%,因此,為了更加充分有效地利用太陽能,如何選取太陽電池方陣的方位角與傾斜角是一個(gè)十分重要的問題。


1.方位角


太陽電池方陣的方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角(向東偏設(shè)定為負(fù)角度,向西偏設(shè)定為正角度)。一般情況下,方陣朝向正南(即方陣垂直面與正南的夾角為0°)時(shí),太陽電池發(fā)電量是最大的。在偏離正南(北半球)30°度時(shí),方陣的發(fā)電量將減少約10%~15%;在偏離正南(北半球)60°時(shí),方陣的發(fā)電量將減少約20%~30%。但是,在晴朗的夏天,太陽輻射能量的最大時(shí)刻是在中午稍后,因此方陣的方位稍微向西偏一些時(shí),在午后時(shí)刻可獲得最大發(fā)電功率。在不同的季節(jié),太陽電池方陣的方位稍微向東或西一些都有獲得發(fā)電量最大的時(shí)候。方陣設(shè)置場(chǎng)所受到許多條件的制約,例如,在地面上設(shè)置時(shí)土地的方位角、在屋頂上設(shè)置時(shí)屋頂?shù)姆轿唤牵蛘呤菫榱硕惚芴栮幱皶r(shí)的方位角,以及布置規(guī)劃、發(fā)電效率、設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)目的等許多因素都有關(guān)系。假如要將方位角調(diào)整到在一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻與發(fā)電峰值時(shí)刻一致時(shí),請(qǐng)參考下述的公式。至于并網(wǎng)發(fā)電的場(chǎng)合,希望綜合考慮以上各方面的情況來選定方位角。方位角=(一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻(24小時(shí)制)-12)×15+(經(jīng)度-116)十月九日北京的太陽電池方陣處于不同方位角時(shí),日射量與時(shí)間推移的關(guān)系曲線。在不同的季節(jié),各個(gè)方位的日射量峰值出現(xiàn)時(shí)刻是不相同的。


2.傾斜角


傾斜角是太陽電池方陣平面與水平地面的夾角,并希望此夾角是方陣一年中發(fā)電量為最大時(shí)的最佳傾斜角度。一年中的最佳傾斜角與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥扔嘘P(guān),當(dāng)緯度較高時(shí),相應(yīng)的傾斜角也大。但是,和方位角相同,在設(shè)計(jì)中也要考慮到屋頂?shù)膬A斜角及積雪滑落的傾斜角(斜率大于50%-60%)等方面的限制條件。關(guān)于積雪滑落的傾斜角,即使在積雪期發(fā)電量少而年總發(fā)電量也存在新增的情況,因此,特別是在并網(wǎng)發(fā)電的系統(tǒng)中,并不一定優(yōu)先考慮積雪的滑落,此外,還要進(jìn)一步考慮其它因素。關(guān)于正南(方位角為0°度),傾斜角從水平(傾斜角為0°度)開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時(shí),其日射量不斷新增直到最大值,然后再新增傾斜角其日射量不斷減少。特別是在傾斜角大于50°~60°以后,日射量急劇下降,直至到最后的垂直放置時(shí),發(fā)電量下降到最小。方陣從垂直放置到10°~20°的傾斜放置都有實(shí)際的例子。關(guān)于方位角不為0°度的情況,斜面日射量的值普遍偏低,最大日射量的值是在與水平面接近的傾斜角度附近。以上所述為方位角、傾斜角與發(fā)電量之間的關(guān)系,關(guān)于具體設(shè)計(jì)某一個(gè)方陣的方位角和傾斜角還應(yīng)綜合地進(jìn)一步同實(shí)際情況結(jié)合起來考慮。


3.陰影對(duì)發(fā)電量的影響


一般情況下,我們?cè)谟?jì)算發(fā)電量時(shí),是在方陣面完全沒有陰影的前提下得到的。因此,假如太陽電池不能被日光直接照到時(shí),那么只有散射光用來發(fā)電,此時(shí)的發(fā)電量比無陰影的要減少約10%~20%。針對(duì)這種情況,我們要對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行校正。通常,在方陣周圍有建筑物及山峰等物體時(shí),太陽出來后,建筑物及山的周圍會(huì)存在陰影,因此在選擇敷設(shè)方陣的地方時(shí)應(yīng)盡量避開陰影。假如實(shí)在無法躲開,也應(yīng)從太陽電池的接線方法上進(jìn)行解決,使陰影對(duì)發(fā)電量的影響降低到最低程度。另外,假如方陣是前后放置時(shí),后面的方陣與前面的方陣之間距離接近后,前邊方陣的陰影會(huì)對(duì)后邊方陣的發(fā)電量出現(xiàn)影響。有一個(gè)高為L(zhǎng)1的竹竿,其南北方向的陰影長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,太陽高度(仰角)為A,在方位角為B時(shí),假設(shè)陰影的倍率為R,則:


R=L2/L1=ctgA×cosB


此式應(yīng)按冬至那一天進(jìn)行計(jì)算,


因?yàn)?,那一天的陰影最長(zhǎng)。例如方陣的上邊緣的高度為h1,下邊緣的高度為h2,則:方陣之間的距離a=(h1-h2)×R。當(dāng)緯度較高時(shí),方陣之間的距離加大,相應(yīng)地設(shè)置場(chǎng)所的面積也會(huì)新增。關(guān)于有防積雪措施的方陣來說,其傾斜角度大,因此使方陣的高度增大,為防止陰影的影響,相應(yīng)地也會(huì)使方陣之間的距離加大。通常在排布方陣陣列時(shí),應(yīng)分別選取每一個(gè)方陣的構(gòu)造尺寸,將其高度調(diào)整到合適值,從而利用其高度差使方陣之間的距離調(diào)整到最小。具體的太陽電池方陣設(shè)計(jì),在合理確定方位角與傾斜角的同時(shí),還應(yīng)進(jìn)行全面的考慮,才能使方陣達(dá)到最佳狀態(tài)。


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