在光伏供电系统的设计中，光伏组件方阵的放置形式和放置角度对光伏系统接收到的太阳辐射有很大的影响，从而影响到光伏供电系统的发电能力。光伏组件方阵的放置形式有固定安装式和自动跟踪式两种形式，其中自动跟踪装置包括单轴跟踪装置和双轴跟踪装置。 与光伏组件方阵放置相关的有下列两个角度参量：太阳电池组件倾角；太阳电池组件方位角。
太阳电池组件的倾角是太阳电池组件平面与水平地面的夹角。光伏组件方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般在北半球，太阳电池组件朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池组件的发电量是最大的。
www.ddd20
对于固定式光伏系统，一旦安装完成，太阳电池组件倾角和太阳电池组件方位角就无法改变。而安装了跟踪装置的太阳能光伏供电系统，光伏组件方阵可以随着太阳的运行而跟踪移动，使太阳电池组件一直朝向太阳，增加了光伏组件方阵接受的太阳辐射量。但是目前太阳能光伏供电系统中使用跟踪装置的相对较少，因为跟踪装置比较复杂，初始成本和维护成本较高，安装跟踪装置获得额外的太阳能辐射产生的效益无法抵消安装该系统所需要的成本。所以下面主要讲述采用固定安装的光伏系统。
固定安装的光伏系统涉及到两个重要的方面，即如何选择最佳倾角以及如何计算斜面上的太阳辐射。
地面应用的独立光伏发电系统，光伏组件方阵平面要朝向赤道，相对地平面有一定倾角。倾角不同，各个月份方阵面接收到的太阳辐射量差别很大。因此，确定方阵的最佳倾角是光伏发电系统设计中不可缺少的重要环节。目前有的观点认为方阵倾角等于当地纬度为最佳。这样做的结果，夏天太阳电池组件发电量往往过盈而造成浪费，冬天时发电量又往往不足而使蓄电池处于欠充电状态，所以这不一定是最好的选择。也有的观点认为所取方阵倾角应使全年辐射量最弱的月份能得到最大的太阳辐射量为好，推荐方阵倾角在当地纬度的基础上再增加15度到20度。国外有的设计手册也提出，设计月份应以辐射量最小的12月(在北半球)或6月(在南半球)作为依据。其实，这种观点也不一定妥当，这样往往会使夏季获得的辐射量过少，从而导致方阵全年得到的太阳辐射量偏小。同时，最佳倾角的概念，
在不同的应用中是不一样的，在独立光伏发电系统中,由于受到蓄电池荷电状态等因素的限制，要综合考虑光伏组件方阵平面上太阳辐射量的连续性、均匀性和极大性，而对于并网光伏发电系统等通常总是要求在全年中得到最大的太阳辐射量。下面将介绍对于独立光伏系统，如何选择最佳倾角。
在讨论最佳倾角的选择方法之前，先介绍利用水平面上太阳辐射计算斜面上太阳辐射的方法。因为我们需要使用的太阳辐射数据是倾斜面上的太阳辐射数据，而通常我们能够得到的原始气象数据是水平面上的太阳辐射数据。当太阳电池组件倾斜放置时，原始气象数据就不能代表斜面上的实际辐射，所以必须要测量斜面上的辐射数据或者采用数学方法对原始的水平面上的气象数据进行修正以得到斜面上所需的辐射数据。
1．将水平面上的太阳辐射数据转化成斜面上太阳辐射数据
确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein提出的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量Ht由直接太阳辐射量Hbt、天空散射辐射量Hdt和地面反射辐射量Hrt三部分所组成：
Ht ＝Hbt＋Hdt＋Hrt （4.12）
对于确定的地点，知道全年各月水平面上的平均太阳辐射资料(总辐射量、直接辐射量或散射辐射量)后，便可以算出不同倾角的斜面上全年各月的平均太阳辐射量。下面介绍相关公式和计算模型。
计算直接太阳辐射量Hbt引入参数Rb，Rb为倾斜面上直接辐射量Hbt与水平面上Hb直接辐射量之比，
Rb＝ (4.13)
上述公式中倾斜面与水平面上直接辐射量之比Rb的表达式如下：
(4.14)
上式中，s为太阳电池组件倾角，δ为太阳赤纬，hs为水平面上日落时角，h s’为倾斜面上日落时角，L是光伏供电系统的当地纬度。太阳赤纬δ的计算可参见公式（1.1）。
水平面上日落时角h矿仪器s异端的权利的表达式如下：
（4.15）
倾斜面上日落时角h s’的表达式如下：
（4.16）
对于天空散射采用Hay模型。Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空穹顶均匀分布的散射辐射量两部分组成，可表达为：
Hdt＝Hd[Rb＋0.5(1－)(1＋cos(s))] （4.17）
式中Hb和Hd分别为水平面上直接和散射辐射量。Ho为大气层外水平面上太阳辐射量，其计算公式如下：
（4.18）
式中Isc为太阳常数，可以取Isc＝1367瓦/米2。
对于地面反射辐射量Hrt，其公式如下：
Hrt＝0.5ρH(1－cos(s)) （4.19）
上式中H为水平面上总辐射量，ρ为地物表面反射率。一般情况下，地面反射辐射量很小，只占Ht的百分之几。
这样，求倾斜面上太阳辐射量的公式可改为：
Ht＝HbRb＋Hd[Rb＋0.5(1－)(1＋cos(s))] ＋0.5ρH(1－cos(s))（4.20）
根据上面的计算公式就可以将水平面上的太阳辐射数据转化成斜面上太阳辐射数据，基本的计算步骤如下：
(1).确定所需的倾角s和系统所在地的纬度L。
大庆教育论坛
(2).到按月平均的水平面上的太阳能辐射资料H。
(3).确定每个月中有代表性的一天的水平面上日落时间角hs和倾斜面上的日落时间角h s’，这两个几何参量只和纬度和日期有关。
(4).确定地球外的水平面上的太阳辐射，也就是大气层外的太阳辐射Ho，该参量取决于地球绕太阳运行的轨道。
跪族男孩(5).计算倾斜面与水平面上直接辐射量之比Rb。
(6).计算直接太阳辐射量Hbt。
(7).计算天空散射辐射量Hdt。
(8).确定地物表面反射率ρ，计算地面反射辐射量Hrt。
(9).将直接太阳辐射量Hbt、天空散射辐射量Hdt和地面反射辐射量Hrt相加得到太阳辐射总量Ht。
2．独立光伏系统最佳倾角的确定中华虎凤蝶
对于负载负荷均匀或近似均衡的独立光伏系统，太阳辐射均匀性对光伏发电系统的影响很大，对其进行量化处理是很有必要的。为此，可以引入一个量化参数，即辐射累积偏差δ，其数学表达式为：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议