鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1028次 | 2023年09月08日
太陽能電池光伏組件的方位角與傾斜角選定
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,目前建設(shè)一個太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本還是較高的,從我國現(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十分重要的問題。
(一)
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),請參考下述的公式。至于并網(wǎng)發(fā)電的場合,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)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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。有關(guān)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。有關(guān)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。有關(guān)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,有關(guān)具體設(shè)計(jì)某一個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。
(二)
太陽能電池組件的方位角與傾斜角選定是太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最重要的因素之一。所謂方位角一般是指東西南北方向的角度。有關(guān)太陽能光伏系統(tǒng)來說,方位角以正南為0°,由南向東向北為負(fù)角度,由南向本向北為下角度,如太陽在下東方向時(shí),方位角為-90°,在正西方時(shí)方位角為90°。方位角決定了陽光的入射方向,決定了各個方向的山坡或不同朝向的建筑物的采光狀況。傾斜角是地平面(水平面)與太陽能電池組件之間的夾角。傾斜角為0°時(shí)表示太陽能電池組件為水平設(shè)置,傾斜角為90°時(shí)表示太陽能電池組件為垂直設(shè)置。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
1、太陽能電池方位角的選擇。
在我國,太陽能電池的方位角一般都選擇正南方向,以使太陽能電池單位容量的發(fā)電量最大。假如受太陽能電池設(shè)置場所如屋頂、土坡、山地、建筑物結(jié)構(gòu)及陰影等的限制時(shí),則應(yīng)考慮與它們的方位角一到,以求充分利用現(xiàn)有的地形和有效面積,并盡量避開周圍建、構(gòu)筑物或樹木等出現(xiàn)的陰影。只要在正南±20°之內(nèi),都不會對發(fā)電量有太大影響,條件允許的話,應(yīng)盡可能偏西南20°之內(nèi),使太陽能發(fā)電量的峰值出現(xiàn)在中午稍過后某時(shí),這樣有利冬季多發(fā)電。有些太陽能光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),當(dāng)正南方向太陽能電池鋪設(shè)面積不夠大時(shí),也可將太陽能電池鋪設(shè)在正東、正西方向。
2、太陽能電池傾斜角的選擇。
最理想的傾斜角是使太陽能電池年發(fā)電量盡可能大,而冬季和夏季發(fā)電量差異盡可能小時(shí)的傾斜角。一般取當(dāng)?shù)鼐暥然虍?dāng)?shù)鼐暥燃由蠋锥茸鰹楫?dāng)?shù)靥柲茈姵亟M件安裝的傾斜角。當(dāng)然假如能夠采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,可以進(jìn)行太陽能傾斜角的優(yōu)化計(jì)算,使兩者能夠兼顧就更好了,這有關(guān)高緯度地區(qū)尤為重要。高緯度地區(qū)的冬季和夏季水平面太陽輻射量差異非常大,例如我國黑龍江省相差約5倍。假如按照水平面輻射量參數(shù)時(shí)行設(shè)計(jì),則蓄電池冬季存儲量過大,造成蓄電池的設(shè)計(jì)容量和投資都加大。選擇了最佳傾斜角,太陽能電池面上冬季和夏季輻射量之差變小,蓄電池的容量也可以減少,求得一個均衡,使系統(tǒng)造價(jià)降低,設(shè)計(jì)更為合理。
假如沒有條件對傾斜角進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì),也可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥却致源_定太陽能電池的傾斜角:
緯度為0°~25°時(shí),傾斜角等于緯度;
緯度為26°~40°時(shí),傾斜角等于緯度加上5°~10°;
緯度為41°~55°時(shí),傾斜角等于緯度加上10°~15°;
緯度為55°以上時(shí),傾斜角等于緯度加上15°~20°。
但不同類型的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),其最佳安裝傾斜角是有所不同的。例如光控太陽能路燈照明系統(tǒng)等季節(jié)性負(fù)載供電的光伏發(fā)電系統(tǒng),這類負(fù)載的工作時(shí)間隨著季節(jié)而變化,其特點(diǎn)是以自然光線的來決定負(fù)載每天工作時(shí)間的長短。冬天時(shí)日照時(shí)間短,太陽能輻射能量小,而夜間負(fù)載工作時(shí)間長,耗電量大。因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮照顧冬天,按冬天時(shí)能得到最大發(fā)電量的傾斜角確定,其傾斜角應(yīng)該比當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌却笠恍?。而有關(guān)重要為光伏水泵、制冷空調(diào)等夏季負(fù)載供電的光伏系統(tǒng),則應(yīng)考慮為夏季負(fù)載供應(yīng)最大發(fā)電量,其傾斜角應(yīng)該比當(dāng)?shù)鼐暥鹊慕嵌刃∫恍?/p>