太阳能小屋设计参考方案.(优选)
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别墅光伏一体设计方案别墅光伏一体设计方案是指在别墅建筑上融合光伏发电系统的设计方案。
光伏发电系统可以利用太阳能转换为电能,为别墅提供清洁、可再生的能源。
下面是一个700字的别墅光伏一体设计方案:一、设计目标在别墅建筑上集成光伏发电系统,实现别墅自给自足的能源供应,减少对传统能源的依赖,并为社会环保事业做出贡献。
二、设计原则1. 利用现有的别墅建筑外墙、屋顶等建筑元素,实施光伏发电系统的集成,确保设计方案的安全性、稳定性和美观性。
2. 设计光伏发电系统的装置容量要能满足别墅正常用电的需求,同时还要考虑适当的电力储备,以应对特殊情况。
3. 光伏发电系统的设计要考虑不同季节和不同地区的气候因素,确保系统的稳定性和高效性。
4. 设计方案要充分考虑光伏发电系统的维护和管理,确保系统的长期可用性。
三、设计内容1. 屋顶集成设计:在别墅屋顶上设计光伏组件的布局,利用屋顶空间最大化地安装光伏发电组件。
采用多晶硅或单晶硅太阳能光伏电池板,结合别墅屋顶的形状和结构,实现光伏发电系统和建筑的无缝衔接。
2. 集热器设计:在别墅门窗、阳台等外墙设计太阳能集热器,利用阳光的热量为别墅供热。
集热器可以采用平板式或真空管式,根据别墅装修风格和需求进行选择。
3. 接入电网设计:将光伏发电系统与电网相连接,实现发电和电网的双重供电模式。
通过逆变器将太阳能发电转换为交流电,并将多余的电能注入电网,以实现自发电和卖电的功能。
4. 储能系统设计:在别墅内设计储能系统,用于存储光伏发电系统产生的多余电能。
储能系统可以采用锂电池或铅酸电池,以便在晚上或天气不好时继续使用太阳能发电。
5. 监控管理系统设计:在别墅内安装光伏发电系统的监控管理系统,用于监测光伏系统的电量、生成效率、功率等参数,并及时发出报警或自动化控制信号。
方便用户随时了解系统的工作状态和发挥系统的最佳效能。
四、预期效果通过别墅光伏一体设计方案,可以实现别墅对电力的自给自足,减少对传统能源的消耗。
太阳能小屋设计模型摘要近年来,太阳能作为未来主要能源之一,光伏发电已成为充分利用太阳能的有效方式之一。
针对问题一,我们首先利用附件4中给出的水平面散射辐射强度及法向直射辐射强度,根据朗伯特定理对数据进行了处理,得出每时刻屋顶太阳板的辐射强度;然后用单种效益剔除法(把单种电池板累积产生效益非常小剔除),接着采用属性特征聚类法(如:将电板长宽差值和两端电压几乎相同的电板归为一类),再用模拟退火组合优化算法,将电池板进行组合铺设,分别得到了每个面的三种较好的可行方案(如表5)。
同时为了使经过逆变器后输出的功率尽可能的大,逆变器成本尽可能的小,我们采用多目标组合优化算法,求解得出较优解是5个SN11逆变器,总输出功率为66796瓦,逆变器的总成本为22500元,光伏系统30年净收益为132730元。
针对问题二,我们通过对电池板方阵较适合的倾斜角和方位角的计算,根据方位角与发电率的关系,及发电率随纬度的变化关系(表8),确定大同安装光伏电池板的最佳方位角为12.33度,又由倾斜角与纬度的关系(表9),确定电池板安装的最佳倾斜角为46度。
针对问题三,我们首先尽可能地考虑满足附件7的要求,然后分别从屋子的方位角,电池板的最佳倾斜角以及建筑美学的角度,并且结合问题一数据分析的结果,山西大同地区房屋北面辐射强度低,西部较东面稍高,主要分布在屋顶和南面,所以本文设定,小屋的方位角为南偏东12度到南偏西12之间,电池板的最佳角度为46度,然后结合其它约束参数,我们设计出了小屋的三维立体图(图10)关键词:朗伯特定理属性特征聚类法组合优化法一.问题重述现为大同设计太阳能小屋,需在建筑物外表面(屋顶及外墙)铺设光伏电池,光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用,并将剩余电量输入电网。
为了使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大,而单位发电量的费用尽可能小,现需要解决以下几个问题:一.根据大同的气象数据,只考虑贴附安装方式,选定光伏电池组件,对小屋部分外表面进行铺设,并根据电池组件分组数量和容量,选配相应的逆变器的容量和数量。
太阳能小屋的设计概述太阳能小屋是一种利用太阳能发电并且能够自给自足的房屋设计。
它采用太阳能电池板将太阳能转化为电能,并且可以用于供电、加热和照明等功能。
这种设计是为了减少对传统能源的依赖,实现可持续发展和环境保护。
太阳能电池板太阳能电池板是太阳能小屋设计的核心部分。
它由多个太阳能电池组成,能够将太阳能转化为直流电能。
太阳能电池板应该安装在太阳光辐射最强的位置,以最大限度地吸收太阳能。
一般来说,太阳能电池板应该朝向正午太阳的方向,倾斜角度大约与当地纬度相等。
储能系统为了实现夜间和阴天供电,太阳能小屋需要一个储能系统。
储能系统一般由蓄电池组成,可将白天产生的多余电能储存起来,在需要时释放。
蓄电池应该具有足够的容量和稳定性,以确保在没有太阳能供应时,小屋的供电可靠性和持续性。
供电和用电太阳能小屋的设计应考虑供电和用电需求。
首先,需要确定小屋的用电量,包括照明、加热、通风、电器使用等。
然后,根据用电需求来确定太阳能电池板和蓄电池的容量。
此外,还需要考虑电能的分配和管理,以保证稳定供电。
为了节约能源,应采用节能设备和合理控制用电,并将太阳能电池板和蓄电池的使用效率最大化。
加热和照明系统太阳能小屋的设计还要考虑加热和照明系统。
加热系统可以采用太阳能热水器或太阳能空气加热器,将太阳能转化为热能用于取暖。
照明系统可以采用太阳能LED灯,将太阳能转化为光能用于照明。
这两个系统应该与供电和用电系统相互配合,以达到最佳效果。
节水系统为了实现可持续发展和环境保护,太阳能小屋的设计还应该包括节水系统。
节水系统可以包括雨水收集和再利用、太阳能热水器和节水设备等。
通过有效利用水资源,可以减少用水量,并保护水资源。
总结太阳能小屋的设计是一种创新的房屋设计,能够利用太阳能实现自给自足的供电、加热和照明功能。
通过合理设计太阳能电池板、储能系统、供电和用电系统、加热和照明系统以及节水系统,可以实现小屋的高效、可靠和环保运行。
这种设计不仅能够减少对传统能源的依赖,还能够实现可持续发展和环境保护目标。
宿舍太阳能工程方案摘要随着环保意识的逐渐增强和能源资源的日益枯竭,太阳能作为一种清洁、可再生的能源资源受到了越来越多的关注和重视。
本文以宿舍太阳能工程方案为研究对象,通过对太阳能资源的分析和宿舍建筑特点的研究,提出了一种针对宿舍的太阳能利用方案。
本方案主要包括太阳能光伏发电系统和太阳能集热系统两部分内容,通过对太阳能资源和宿舍建筑的合理利用,旨在为宿舍提供清洁、可再生的能源供应,减少对传统能源的依赖,实现节能减排的目标。
关键词:宿舍,太阳能,光伏发电,集热系统,节能减排一、引言随着工业化进程的加快和城市化发展的不断扩张,能源消耗量不断增加,传统能源资源面临日益严重的枯竭和污染等问题。
因此,人们对清洁、可再生的能源资源的需求也日益增加,而太阳能作为一种清洁、可再生的能源资源,受到了越来越多的关注和重视。
太阳能利用的方式主要有太阳能光伏发电和太阳能集热两种形式,其中太阳能光伏发电是利用光伏电池将太阳能转化为电能,而太阳能集热则是通过太阳能集热器将太阳能转化为热能。
宿舍作为城市建筑中的重要组成部分,其能耗和环境影响也不容忽视。
因此,将太阳能利用在宿舍建筑中,是一种有效的能源利用方式,也是实现节能减排的重要途径。
本文将以宿舍太阳能工程方案为研究对象,通过对太阳能资源的分析和宿舍建筑特点的研究,提出一种针对宿舍的太阳能利用方案。
主要包括太阳能光伏发电系统和太阳能集热系统两部分内容,通过对太阳能资源和宿舍建筑的合理利用,旨在为宿舍提供清洁、可再生的能源供应,减少对传统能源的依赖,实现节能减排的目标。
二、宿舍太阳能资源分析1. 宿舍太阳能资源概况宿舍一般都位于城市地区,受城市环境的影响,太阳能资源的接收情况受到了一定程度的影响。
但在大部分地区,尤其是南方地区,太阳能资源充足,具有较好的利用潜力。
因此,在宿舍建筑中利用太阳能资源,可以有效地为宿舍提供清洁、可再生的能源供应。
2. 宿舍建筑特点宿舍建筑一般具有密集、高层的特点,建筑面积较大,使用人口众多。
住宅楼太阳能系统施工方案一、项目概述住宅楼太阳能系统施工方案旨在为住宅楼提供可持续的清洁能源解决方案。
通过安装太阳能光伏电池板,将太阳能转化为电能,进而供应给住宅楼内的电器设备使用。
该方案旨在减少对传统能源的依赖,减少对环境的污染,并提供住宅楼居民更经济的能源选择。
二、施工步骤1. 前期准备工作施工前,需要进行详细的现场调查和方案设计。
首先,选定住宅楼屋顶作为光伏电池板的安装位置。
其次,测量屋顶的尺寸和结构特征,以确定电池板的数量和布局。
最后,评估太阳能资源,确定合适的电池板类型和功率。
2. 安装支架和电池板根据设计方案,在屋顶上安装支架系统。
支架系统需要符合结构强度和稳定性的要求,确保在不同天气条件下的安全使用。
随后,在支架上逐一安装太阳能电池板,并连接电池板之间、电池板与支架之间的电缆。
3. 安装逆变器及电气设备将逆变器安装在住宅楼内的适当位置,确保其连接到光伏电池板的电缆。
逆变器的功能是将直流电转换为交流电,以供电器设备使用。
同时,还需安装电表和保护设备,确保电能的传输和使用安全。
4. 进行电网连接将逆变器连接到住宅楼的电网中,使太阳能系统与传统电网相互衔接。
此步骤需要按照当地电力公司的相关规定和标准进行操作,确保连接的合法性和安全性。
5. 进行系统测试和调试完成系统的安装后,需要进行全面的测试和调试工作。
确保所有设备正常工作,并能稳定地将太阳能转化为电能供应给住宅楼使用。
此外,还需验证系统的安全性和稳定性,并进行性能参数的测试记录。
6. 提供使用指导和培训施工完成后,需要向住宅楼居民提供使用指导和培训。
包括太阳能系统的基本操作、故障排除方法、能耗监测等方面的内容。
确保居民对太阳能系统的使用具备必要的知识和技能。
三、施工注意事项1. 安全第一在施工过程中,严格遵守安全操作规范,确保人员和设备的安全。
在高空作业时,应使用安全带和其他必要的安全设备,以防止意外事故的发生。
2. 设备质量选择选取具有高效转换率和优质耐用性的光伏电池板和逆变器。
15款·最美太阳能屋顶设计
总是有很多的美
是我们不曾发现的。
太阳能屋顶正在成为一种别墅装修的潮流,而目前,国外的很多超美设计已经加入了太阳能元素,他们已经不再把太阳能屋顶电站作为一种功能性设备系统,而是将他们融入到建筑本身的设计之中,让别墅与太阳能屋顶真正的融为一体!
1
错落的棱角加上窗户的结合
建筑和太阳能结合的艺术
2
海边的度假小屋
太阳能元素映衬出自然环保的元素
3
超级大斜面
超黑高效太阳能电池
组成了一个超酷的环保屋
4
太阳能屋面与休闲阳台结合的恰到好处
5
用太阳能电池板制造出一个屋檐
既美观自然又高效发电
6
海边屋顶走廊
将太阳能进行了完美的结合
7
双层屋面的设计
既能提高太阳能使用率
又起到了遮阴效果
8
未来城市规划
屋顶将不再存在
而是变成整体的弧线形外墙
9
将电池板作为屋面
既美观又高效
10
海边酒店屋顶
曲线设计
超美斜面
11
未来城市大楼屋顶
12
极具设计感的现代建筑太阳能墙面
13
太空设计感的屋顶设计电池板的紧密贴合
都将屋顶设计成了一种太空站的效果
14
超级曲线屋面
将整体建筑化作太阳能巢
15
超级矩阵太阳能电池板
加上超级大斜面
既时尚又美观
你最喜欢哪一款呢?。
太阳能小屋设计摘要本文是一个太阳能小屋合理性开发和利用问题,考虑目标函数使全年的太阳能光伏发电总量尽可能大,而单位发电量的费用尽可能小来建立多目标线性规划的数学模型,对太阳能小屋在贴附及架空安装方式下光伏电池及逆变器的选择问题进行研究。
求解时采用主要目标法,以年总发电量为主要目标,单位发电费用为此要目标,将多目标规划转化成两个单目标规划,从而求出最优解。
对于问题一:将小屋分成前后房顶和东西南北6个面,利用光电板南向不同倾斜面上辐射量的计算公式,将水平面上太阳能总辐射转换成房顶倾斜面上太阳能总辐射,对于每个面通过优化求出贴附方式下光伏电池的数量,再进行分组对逆变器进行选择。
最终求得年总发电量约为:45855 (kWh),经逆转器转换后的年总发电量约为:42874 (kWh)。
35年的总发电量约为:1350531(kWh),总经济效益约为:183790元,回收年限约为24年。
对于问题二:太阳辐射量与太阳光线和光伏电池组件表面的法线之间的夹角(人射角) 有关,太阳光线的入射角越小, 到达采光面的太阳能量越大,对千固定安装的光伏电池组件, 为了获得最大的太阳辐射量, 就必须使采光面在正午辐射最强时, 与太阳光线垂直,当正午时, 若太阳在天顶以南,取正午时的太阳高度角=90-地理纬度+太阳赤纬。
从而确定在架空光伏电池组件的倾斜角为40.1,并且选择恰当的光伏电池组件和相应的逆变器,最终求得年总发电量约为:56390 (kWh),经逆转器转换后的年总发电量约为:52724.65 (kWh)。
35年的总发电量约为:1660826(kWh),总经济效益约为:338930元,回收年限约为20年。
对于问题三:根据前面两个问题得知房顶发电量、经济效益是最大的,于是30,以房考虑在满足房屋设计基本要求的前提下,取前房顶与地面的倾角约为0顶的最大面积为主要依据对小屋进行重新设计,采用结合问题一和问题二的光伏系统发电量的计算模型,求出新的电池组件的分组安装方法及逆变器的选择,最终求得年总发电量为:82631.286 (kWh),经逆转器转换后的年总发电量约为:77260 (kWh)。
2012数学建模B题太阳能小屋设计参考方案问题1:请根据山西省大同市的气象数据,仅考虑贴附安装方式,选定光伏电池组件,对小屋(见附件2)的部分外表面进行铺设,并根据电池组件分组数量和容量,选配相应的逆变器的容量和数量。
1.地表斜面上辐射量的计算公式1.1、倾斜太阳能集热器上接收到的太阳辐射能2太阳能电池方阵设计(1)太阳能电池组件串联数Ns将太阳能电池组件按一定数目串联起来,就可获得所需要的工作电压,但是,太阳能电池组件的串联数必须适当。
串联数太少,串联电压低于蓄电池浮充电压,方阵就不能对蓄电池充电。
如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时,充电电流也不会有明显的增加。
因此,只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时,才能达到最佳的充电状态。
计算方法如下:Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+Uc)/Uoc(2)式中:UR为太阳能电池方阵输出最小电压;Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压;Uf为蓄电池浮充电压;UD为二极管压降,一般取0.7V;UC为其它因数引起的压降。
表1我国主要城市的辐射参数表:需补充的蓄电池容量Bcb为:Bcb=A×QL×NLAh(5)④太阳能电池组件并联数Np的计算方法为:Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)(6)式(6)的表达意为:并联的太阳能电池组组数,在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量,不仅供负载使用,还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。
(3)太阳能电池方阵的功率计算根据太阳能电池组件的串并联数,即可得出所需太阳能电池方阵的功率P:P=Po×Ns×NpW(7)式中:Po为太阳能电池组件的额定功率。
问题2:电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率,请选择架空方式安装光伏电池,重新考虑问题1。
太阳能电池板方阵安装角度怎样计算?由于太阳能发电系统的成本还是较高的,从我国现阶段的太阳能发电成本来看,其花费在太阳电池组件的费用大约为60~70%,因此,为了更加充分有效地利用太阳能,如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重要的问题。
1.方位角太阳电池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)。
一般情况下,方阵朝向正南(即方阵垂直面与正南的夹角为0°)时,太阳电池在设计太阳能小屋时,需在建筑物外表面(屋顶及外墙)铺设光伏电池,光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用,并将剩余电量输入电网。
不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大,且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响,如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式(贴附或架空)等。
因此,在太阳能小屋的设计中,研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。
为了躲避太阳阴影时的方位角,以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。
如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时,请参考下述的公式。
至于并网发电的场合,希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。
方位角=(一天中负荷的峰值时刻(24小时制)-12)×15+(经度-116) 10月9日北京的太阳电池方阵处于不同方位角时,日射量与时间推移的关系曲线。
在不同的季节,各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。
2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角,并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。
一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关,当纬度较高时,相应的倾斜角也大。
但是,和方位角一样,在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角(斜率大于50%-60%)等方面的限制条件。
对于积雪滑落的倾斜角,即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况,因此,特别是在并网发电的系统中,并不一定优先考虑积雪的滑落,此外,还要进一步考虑其它因素。
对于正南(方位角为0°度),倾斜角从水平(倾斜角为0°度)开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时,其日射量不断增加直到最大值,然后再增加倾斜角其日射量不断减少。
其实很简单,如果每家每户都安装上光伏发电,那么一个家庭他得光伏发电系统就会有2个作用,一是每户的光伏得到的电供自己家庭使用,那么每个家庭就会有一个蓄电池,尔如果当天气好,太阳照射很充足,它产生多余的电量就会通过国家电网,传回给国家电网,国家会根据价格返还你补助,就是并网光伏系统,对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。
3.阴影对发电量的影响一般情况下,我们在计算发电量时,是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。
因此,如果太阳电池不能被日光直接照到时,那么只有散射光用来发电,此时的发电量比无阴影的要减少约10%~20%。
针对这种情况,我们要对理论计算值进行校正。
通常,在方阵周围有建筑物及山峰等物体时,太阳出来后,建筑物及山的周围会存在阴影,因此在选择敷设方阵的地方时应尽量避开阴影。
如果实在无法躲开,也应从太阳电池的接线方法上进行解决,使阴影对发电量的影响降低到最低程度。
另外,如果方阵是前后放置时,后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后,前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。
有一个高为L1的竹竿,其南北方向的阴影长度为L2,太阳高度(仰角)为A,在方位角为B时,假设阴影的倍率为R,则:R = L2/L1 = ctgA×cosB此式应按冬至那一天进行计算,因为,那一天的阴影最长。
例如方阵的上边缘的高度为h1,下边缘的高度为h2,则:方阵之间的距离a =(h1-h2)×R。
当纬度较高时,方阵之间的距离加大,相应地设置场所的面积也会增加。
对于有防积雪措施的方阵来说,其倾斜角度大,因此使方阵的高度增大,为避免阴影的影响,相应地也会使方阵之间的距离加大。
通常在排布方阵阵列时,应分别选取每一个方阵的构造尺寸,将其高度调整到合适值,从而利用其高度差使方阵之间的距离调整到最小。
具体的太阳电池方阵设计,在合理确定方位角与倾斜角的同时,还应进行全面的考虑,才能使方阵达到最佳状态。
问题3:根据附件7给出的小屋建筑要求,请为大同市重新设计一个小屋,要求画出小屋的外形图,并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池,给出铺设及分组连接方式,选配逆变器,计算相应结果。
太阳能作为迄今人类所认识的最清洁的可再生能源,其与建筑一体化将在建筑节能中起到十分重要的作用。
屋顶在建筑外围结构中所接受的日照时间最长,接受的太阳辐射量也最大,具有利用太阳辐射的优越条件,同时,屋顶较开阔,便于大面积连续布置太阳能设备,因此,在城市中,建筑屋顶是太阳能利用的最佳场所。
目前,许多国家已纷纷实施和推广“太阳能屋顶计划”,如有德国十万屋顶计划、美国百万屋顶计划以及日本的新阳光计划等[2]。
我国属于太阳能利用条件较好的地区,尤其是青藏高原地区太阳能资源最为丰富[3]。
2009 年5 月21 日,财政部与住房和城乡建设部联合出台的《关于加快推进太阳能光伏建筑应用的实施意见》正式启动了我国的“太阳能屋顶计划”。
如今,我国已有许多太阳能光伏建筑一体化的应用实例,如国家体育馆太阳能发电系统、首都博物馆太阳能光伏系统、上海虹桥铁路客运站光伏发电项目等[4],但是,这些建筑上的太阳能电池板都是固定安装的,很大程度上限制了太阳辐射量的吸收,从而影响了发电产量。
本文将太阳跟踪技术应用于太阳能屋顶上,使用计算机进行模拟实验,并与固定式太阳能电池板各时刻的太阳辐射吸收量进行了数据对比,从而量化的显示出了这种智能太阳能屋顶的优势。
1 太阳能光伏建筑一体化1.1 太阳能屋顶目前,我国及国际上的屋顶太阳能光热和光电利用技术已经比较成熟。
利用太阳能光热系统可以给建筑提供生活热水或是冬季的暖源;利用太阳能光电系统可以提供建筑的日常用电[5]。
太阳能光伏建筑一体化指的是太阳能发电,即每座建筑就是一座发电站,发出的电首先能够满足建筑自身的需求,多余的进入电网传输出去[6]。
所谓太阳能屋顶,是将太阳能电池板安装在建筑物的屋顶,引出端经过控制器、逆变器与公共电网相连接,由太阳能电池板、电网并联向用户供电,组成户用并网光伏系统。
1.2 太阳能光伏与建筑的结合方式根据2009 年财政部、住房和城乡建设部光电建筑应用示范项目的申报和实施情况,将太阳能光伏与建筑的结合方式分为光伏建材一体型和光伏建材型两种[7]。
(1)光伏建材一体型。
光伏建材一体型太阳电池是生产厂预先把太阳电池安装在普通屋顶建材上,然后同普通屋顶建材施工一样安装在住宅上,寿命和防水性能等也同普通屋顶建材一样,只是在材料利用上有重复。
(2)光伏建材型。
光伏建材型太阳电池是让钢化玻璃和铝合金框架构成的太阳电池组件本身具有建材的功能,要求防水性能良好,能直接代替建材使用。
另外,为了便于维护,要求光伏建材型太阳电池的寿命与周围的建材相匹配。
从发展趋势看,光伏建材型将会成为主流。
2 太阳跟踪技术太阳能屋顶上电池板的铺设一般对平屋顶而言用覆盖式,对斜屋顶用镶嵌式。
目前已实施的太阳能屋顶上的电池板阵列基本都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。
为了提高太阳能屋顶的发电量,许多学者做出了研究,刘辉的智能型太阳能屋顶系统采用了南向的45°和5°两个不同的倾角安装太阳能电池板[8],以提高对太阳辐射量的吸收。
据实验,在太阳能光发电中,相同条件下,采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%[9],因此在太阳能利用中,进行跟踪是十分必要的。
现如今,太阳跟踪技术已十分成熟,它能够保持太阳能电池板随时正对太阳,使太阳光的光线垂直照射太阳能电池板,显著提高了太阳能的利用率,减少了能源的浪费。
目前太阳跟踪的方式有多种,主要有光电式和机械式[10-11]。
前者为被动跟踪,受环境影响较大,尤其在多云或阴天时;后者为主动式,其原理是通过程序计算出太阳位置,控制步进电机跟踪太阳,目前国内大多采用后者的方式。
为了提高太阳跟踪精度,相关的研究从未间断,赵建钊的智能型太阳能跟踪系统采用了以程控跟踪为主、光电跟踪为辅的跟踪方式,同时更新了计算太阳坐标位置的数学模型,从而提高了跟踪精度[10];侯长来的太阳跟踪装置的双模式控制系统能实现高精度全天候的自动跟踪[9]。
太阳跟踪技术的理论基础就是太阳位置的变化,也就是不同时刻太阳高度角和太阳方位角的确定。
太阳高度角和太阳方位角的计算公式分别如下:(1)(2)式中,hs为太阳高度角;As为太阳方位角;Φ为观测者所在地理纬度,不论南北,一律取正;δ为太阳赤纬;t 为时角。
太阳高度角和太阳方位角如图1 所示。