光伏电站倾角计算方式
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光伏电站最佳倾角计算光伏电站的倾角是指太阳能电池板相对于地面的倾斜角度,它对光伏电站发电量的影响非常重要。
因此,确定适合光伏电站的最佳倾角是非常关键的。
光伏电站的最佳倾角可以通过多种方法计算,下面将介绍两种常用的计算方法。
方法一:理论最大日辐射总量法这种方法通过计算理论上一些地点太阳辐射最大值所对应的倾角来确定最佳倾角。
步骤如下:1.找到该地区平均气象参数表,查找最大日辐射总量。
2.根据最大日辐射总量所发生的日期、日照时间、时角等参数计算太阳高度角和太阳方位角。
3.根据太阳高度角和太阳方位角计算最佳倾角。
这种方法的优点是简单易行,但缺点是没有考虑到季节变化和太阳位置变化的因素。
方法二:最大年功率法这种方法通过计算在一年中不同倾角下的平均发电量,找到最大年发电量所对应的倾角。
步骤如下:1.根据该地区一年的天文参数,计算在不同倾角下的平均辐射量。
2.根据不同倾角下的平均辐射量和光伏电池板的转换效率计算在不同倾角下的平均发电量。
3.找到在不同倾角下的最大年发电量所对应的倾角,即为最佳倾角。
这种方法考虑了季节和太阳位置的变化,能够给出更准确的结果。
除了这两种计算方法外,还可以利用电站已有的监测数据进行倾角的优化。
通过收集电站的发电数据和倾角信息,利用数据分析方法找到最佳倾角。
在实际的光伏电站设计中,需要考虑到不同地区的气象条件、地理位置、设备的安装方式等因素,综合选择最佳倾角。
此外,最佳倾角也可能因为不同季节、不同光伏组件类型等因素的变化而发生改变。
总之,光伏电站的最佳倾角计算是一个复杂的过程,需要考虑到多种因素。
理论最大日辐射总量法和最大年功率法是两种常见的计算方法,但在实际应用中还需要结合实际情况进行综合考虑。
光伏电站最佳倾角的确定对于提高光伏发电效率、最大限度地利用太阳能资源至关重要。
光伏电站倾角计算方式————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:太阳能阵列倾角计算方法的讨论和介绍在光伏阵列设计和安装中,许多参数需要根据安装地点以及周围环境进行特殊计算和分析。
太阳能阵列倾斜角度设计就是其中重要的一环。
合理的设计和安装可以提高系统产能10%左右,对于一些地理位置特殊的项目,相较于较差的设计,增产更可能高达20%。
据我所知,大多数业内设计师和安装师默认的方法是“阵列最佳倾角”等于“所在地的纬度角”。
这篇文章将会讨论和证明这种方法的缺陷,同时介绍我个人认为更为优化和准确的测算方法。
相信不少同仁在希望知道老方法的不足之前,可能更感兴趣了解这个“倾角等于纬度角”结论是怎么得出的吧。
其实这并非是一个经验论,而是基于太阳行径以及方位在特殊的日期下计算出来的一个等式。
想要在地球上定位一个地点,知道经纬度是必要的.经度(Longitude)λ和纬度(Latitude) Ø相当于我们平面几何中的Y轴和X轴,不过他们一个以本初子午线(the Prime Meridian)为基准,一个以赤道(Equator)为基准,其坐标交点就是我们需要查找的地点。
比如北京的坐标就是39.9N°,116.4°E,意思就是北京在赤道以北39.9度,格林威治线以东116.4度。
经纬度和方位角(Azimuth)是完全的两个概念,但是这两个角度对于光伏阵列的倾角和朝向,有着至关重要的影响,后文也会有所介绍。
图一:经纬度示意图图一的Ø角度就是该地点相对于地心的纬度角,而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。
图二:方位角示意图如果说经纬角度是定位角的话,方位角更像一个指向角。
在世界地图中,“上北下南,左西右东”其实就是对方位角的通俗表达。
如图二所示,方位角(Azimuth)其实就是朝向相对于正北的偏角。
光伏电站倾角计算方式光伏电站倾角是指太阳能电池板安装时所采用的角度,影响着太阳能电池板的能量转化效率和发电产量。
正确的倾角可以使太阳能电池板更好地接收直射光,提高太阳能电池板的发电效率。
光伏电站倾角的计算方式一般有以下几种:经验法、同赤纬法、最高效率法等。
经验法是指根据实践经验推荐的一种计算倾角的方法。
根据不同的地域和季节进行调整,使得太阳能电池板能够在大部分时间内面对太阳光。
同赤纬法是一种以所在地的纬度角为基础进行倾角计算的方法。
通过倾斜度和地平角两个参数来计算太阳能电池板的倾角。
倾斜度是指太阳能电池板与地平面的夹角,地平角是指太阳光在地平面上的倾斜角度。
通过这两个参数的计算,可以得到最佳的倾角。
最高效率法是一种以太阳能电池板转换效率最高点为基准的方法。
通过调整太阳能电池板的倾角,使得太阳能电池板在整个年度内的发电效率最高。
下面将以同赤纬法为例,详细介绍光伏电站倾角的计算方式。
同赤纬法的计算方式如下:1.确定所在地的纬度,一般可以通过地理位置的经纬度来确定。
2.根据纬度计算出当地的赤纬角。
赤纬角是指地球自转轴和地球赤道之间的角度。
赤纬角可以通过以下公式进行计算:赤纬角 = arcsin(sin(纬度)*sin(23.45°))其中,arcsin 是反正弦函数,sin 是正弦函数,纬度是所在地的纬度。
3.根据赤纬角和季节计算出太阳高度角。
太阳高度角是指太阳光在地平面上的倾斜角度。
根据不同的季节,太阳高度角的计算方式稍有不同。
对于春秋季节,太阳高度角的计算方式为:太阳高度角=90°-纬度+赤纬角对于夏季,太阳高度角的计算方式为:太阳高度角=90°-纬度+赤纬角-23.5°对于冬季,太阳高度角的计算方式为:太阳高度角=90°-纬度+赤纬角+23.5°4.根据太阳高度角和地平角计算出太阳能电池板的倾斜角。
太阳能电池板的倾斜角是太阳能电池板与地平面的夹角。
光伏系统阵列的倾角估算
用户以"度"为单位输入光伏方阵与水平面间的夹角。
大多数情况下,方阵的倾角为:
• 等于当地纬度的绝对值:这个倾角通常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最大,适于全年工作系统使用;
•等于当地纬度的绝对值减15度:这个倾角通常使夏季期间在光伏方阵表面上的太阳辐射能达到最大;
•等于当地纬度的绝对值加15度:这个倾角通常使冬季期间在方阵表面上的太阳辐射能达到最大。
在气候恶劣的情况下,该倾角也用来减少雪的堆积;
•对于安装在屋顶上的光伏方阵,其倾角就等于屋顶的倾角:就能源产量而言这种安装方式不一定要体现最佳效果,但由于不需要支架而大大地减少了安装成本,而且从审美的角度来看,这种安装方式也是值得向往的;
• 对于固定的太阳电池方阵,其倾角等于90度:这种安装方式相当于将光伏方阵安装在建筑物正面,就能源产量而言这种安装方式绝不是最理想的,但由于不考虑昂贵的包覆和支架的需要而大大地减少了安装成本,而且从审美的角度来看,这种安装方式也是值得向往的。
光伏电站最佳倾角计算光伏电站是将太阳能转化为电能的设备,其性能与光照角度密切相关。
而光伏电站最佳倾角的选择对电站的发电效率有着重要的影响。
本文将介绍光伏电站最佳倾角的计算方法及其影响因素。
一、光伏电站最佳倾角的定义与意义光伏电站最佳倾角是指太阳能电池板在某一地点上以最佳角度倾斜时,能够获得最大的日平均辐照量。
因为太阳光的角度会随着时间、季节和地点的不同而发生变化,所以选择合适的倾角可以最大程度地吸收太阳能,提高光伏电站的发电效率。
二、光伏电站最佳倾角的计算方法1. 等效纬度法等效纬度法是一种常用的计算光伏电站最佳倾角的方法。
根据地理位置的纬度,可以通过以下公式计算得到光伏电站最佳倾角:最佳倾角 = 纬度+ 10°2. 经验公式法除了等效纬度法,还有一些经验公式可用于光伏电站最佳倾角的计算。
例如,在中国境内,可以使用以下经验公式:最佳倾角 = 纬度× 0.87 + 3.4°3. 基于经验数据的方法除了常用的公式法,还可以根据实际经验数据进行计算。
通过收集不同地区、不同季节的光照数据,进行统计分析,找到最佳倾角与地理位置、季节变化之间的关系。
然后根据所在地区的具体情况进行调整,得到最适合该地区的最佳倾角。
三、影响光伏电站最佳倾角的因素1. 地理位置:不同地理位置的太阳高度角和太阳方位角会有所不同,因此最佳倾角也会受到地理位置的影响。
2. 季节变化:太阳高度角和太阳方位角会随着季节的变化而变化,因此最佳倾角也会随之调整。
3. 光照条件:不同地区的光照条件也会对最佳倾角产生影响。
例如,高纬度地区的太阳高度角较低,最佳倾角相对较小。
4. 光伏电池板类型:不同类型的光伏电池板对光照角度的要求也有所不同,因此最佳倾角会因电池板类型的不同而有所差异。
四、最佳倾角的优化与应用1. 组合倾角法在实际应用中,可以采用组合倾角的方式来优化光伏电站的发电效率。
通过调整部分电池板的倾角,使得整个光伏电站在不同季节和不同光照条件下都能获得较高的发电效率。
标题:不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算在气候变化与环境保护日益引起人们的关注的今天,太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。
而对于太阳能的利用,不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的一环。
本文将对这一主题进行深入探讨,并给出个人的观点和理解。
一、不同方位倾斜面上太阳辐射量的计算1.1 直射辐射、散射辐射与地面反射太阳辐射主要包括直射辐射、散射辐射和地面反射。
直射辐射指太阳光直接垂直射到地面的辐射,散射辐射指太阳光经大气散射后,以各种方向散射到地面的辐射,地面反射指太阳光射到地面后,被地面反射到其他地方的辐射。
1.2 太阳辐射量的计算方法太阳辐射量的计算包括水平面太阳辐射量的计算和倾斜面太阳辐射量的计算。
而倾斜面太阳辐射量的计算需要考虑倾斜面的朝向和倾角。
二、不同方位倾斜面上最佳倾角的计算2.1 最佳倾角的定义在实际应用中,为了使光伏板在不同时间、不同季节获得最大的太阳辐射能量,也就是说,要使得太阳辐射量最大,需要确定最佳倾角,使得光伏板的朝向和倾角相对于太阳的相对角度为最佳。
这就是最佳倾角。
2.2 最佳倾角的计算方法最佳倾角的计算方法包括经验计算法和优化计算法。
其中,经验计算法简单易行,但只能在特定的地域或者地域范围内进行应用。
而优化计算法需要借助专业的软件和模拟技术,可以应用于更广泛的地域范围内。
三、个人观点和理解在实际应用过程中,不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算是非常重要的。
而对于太阳能光伏板的安装和设计来说,正确地计算太阳辐射量和确定最佳倾角可以有效提高太阳能的利用效率,减少能源的浪费。
我认为在太阳能利用过程中,这一主题的深入研究和实际应用非常重要。
总结回顾通过本文的探讨,我们了解到不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算对于太阳能的利用至关重要。
在计算太阳辐射量的时候,需要考虑直射辐射、散射辐射和地面反射;而在确定最佳倾角的时候,需要根据具体情况选择合适的计算方法。
光伏组件倾角计算公式光伏组件的倾角是指组件表面与水平面之间的夹角,它是光伏电站设计中一个重要的参数。
适当的倾角可以提高光伏组件对太阳辐射的接收效率,从而提高光伏发电量。
1.等效纬度法等效纬度法是一种简单而实用的计算方法,通过将光伏组件的倾角与所在地的纬度相等,可以获得较为合理的倾角。
这种方法适用于大部分地区。
一般地,北纬30°以内的地区可采用30°的倾角,北纬30°至60°的地区可采用等效纬度的倾角,北纬60°以上的地区可采用60°的倾角。
这种方法简化了倾角的计算,并能满足大部分地区的需求。
2.综合考虑法综合考虑法是一种更为精确的计算方法,它将光伏组件的倾角计算视为一个最优化问题,通过考虑多种因素来确定最合适的倾角。
这些因素包括地理位置、气候状况、季节变化、光照强度等。
采用这种方法需要借助计算软件或数学模型进行计算,并结合实地测量数据进行调整。
在综合考虑法中,可以采用以下的公式进行倾角计算:β=α+γ其中,β为光伏组件的倾角,α为地理纬度,γ为一个根据不同需求进行调整的参数。
根据不同的需求,γ的取值可以有以下几种情况:1.最大功率输出点法:γ=0,根据光伏组件在不同倾角下的输出功率-倾角曲线,找出曲线最高点,取对应的倾角作为最优倾角。
2.最大年发电量法:根据不同倾角下的单位面积年发电量,计算出每种倾角下的总发电量,选择总发电量最大的倾角作为最优倾角。
3.等效可利用日数法:根据光伏组件在不同倾角下的年有效日照时数曲线,计算出每种倾角的等效可利用日数,选择等效可利用日数最多的倾角作为最优倾角。
4.经验法:根据经验数据或分析模型,选取一个经验值作为最优倾角。
需要注意的是,在考虑综合因素的计算中,还应该考虑太阳高度角、太阳方位角等参数,并结合实际情况进行适当调整。
此外,根据光伏组件的类型(如单晶硅、多晶硅、非晶硅等),倾角的选择也有所差异。
综上所述,光伏组件倾角的计算方法有很多种,可以根据不同的需求选择合适的方法。
光伏电站倾角计算方式光伏电站的倾角是指光伏电池板与地面(或建筑物)的夹角,一般选择合适的倾角可以最大程度地利用太阳能的辐射,提高光伏发电效率。
光伏电站的倾角计算需要考虑多种因素,包括太阳高度角、太阳入射角、地理位置、季节变化等。
接下来,我将详细介绍几种常见的计算方式。
1.太阳高度角法太阳高度角是太阳光线与水平平面的夹角,可以通过太阳运动轨迹的计算得出。
一般来说,太阳高度角与地理纬度有关,纬度越靠近赤道,太阳高度角越大。
太阳高度角的计算公式如下:θ=90°-φ+δ其中,θ表示太阳高度角,φ表示地理纬度,δ表示太阳赤纬。
2.太阳入射角法太阳入射角是太阳光线与光伏电池板法线(垂直于电池板表面)的夹角,可以通过太阳高度角和太阳方位角计算得出。
太阳入射角的计算公式如下:α = arccos(sin(φ)sin(θ)cos(β) -cos(φ)sin(θ)sin(β)cos(γ) + cos(φ)cos(θ)cos(γ))其中,α表示太阳入射角,φ表示地理纬度,θ表示太阳高度角,β表示光伏电池板的倾角,γ表示光伏电池板的朝向角。
3.经验公式法除了利用太阳高度角和太阳入射角来计算光伏电池板的倾角外,还可以利用一些经验公式来快速估算倾角。
根据经验表明,夏季光伏电池板的倾角应为地理纬度减去10-15度,冬季倾角则应为地理纬度加上10-15度。
这种计算方法虽然简单粗略,但通常可以满足一般光伏电站的倾角需求。
由于每个光伏电站的地理位置、建筑物条件、太阳辐射情况都会存在差异,因此在实际应用中应综合考虑上述几种计算方法,并结合实际情况进行调整。
此外,还应考虑场地利用率、美观程度、清洁效果等因素,选择合适的倾角,以最大限度地提高光伏发电效率。
光伏倾斜角度怎样计算公式光伏倾斜角度计算公式。
光伏发电是利用太阳能光伏电池将太阳能转化为电能的一种方式。
在安装光伏电池板时,倾斜角度的选择对光伏发电效率有着重要的影响。
合理的倾斜角度可以使光伏电池板更好地接收太阳能,从而提高发电效率。
那么,光伏倾斜角度怎样计算呢?下面我们来介绍一下光伏倾斜角度的计算公式。
光伏倾斜角度的计算公式为:β = arccos(cos(φ) × cos(δ) × cos(ω) + sin(φ) × sin(δ))。
其中,β为光伏倾斜角度,φ为地理纬度,δ为太阳赤纬,ω为太阳时角。
首先,我们来了解一下各个参数的含义。
地理纬度φ是指地球上某一点与赤道之间的夹角,它可以通过地图或者GPS定位来获取。
太阳赤纬δ是指太阳在黄道上的投影角度,它可以通过天文观测或者计算得到。
太阳时角ω是指太阳在地方子午线上的投影角度,它可以通过日晷或者计算得到。
接下来,我们来介绍一下如何计算这些参数。
首先,我们需要获取地理纬度φ。
地理纬度可以通过地图或者GPS定位来获取。
在北半球,地理纬度为正值,而在南半球,地理纬度为负值。
太阳赤纬δ的计算公式为:δ = 23.45°× sin(360/365 × (n + 10))。
其中,n为一年中的第几天。
太阳时角ω的计算公式为:ω = 15°× (t 12)。
其中,t为当地真太阳时。
在没有夏令时的情况下,当地真太阳时可以通过经度和当地标准时间来计算得到。
有了这些参数,我们就可以使用光伏倾斜角度的计算公式来计算出光伏倾斜角度了。
光伏倾斜角度的选择对光伏发电效率有着重要的影响。
一般来说,在夏季,光伏倾斜角度应该稍微小一些,以便更好地接收太阳能;而在冬季,光伏倾斜角度应该稍微大一些,以便更好地接收太阳能。
因此,在实际应用中,我们可以根据季节的不同来调整光伏倾斜角度,从而提高光伏发电效率。
总之,光伏倾斜角度的计算公式为β = arccos(cos(φ) × cos(δ) × cos(ω) +sin(φ) × sin(δ)),通过计算地理纬度、太阳赤纬和太阳时角等参数,我们可以得到合理的光伏倾斜角度。
太阳能阵列倾角计算方法的讨论和介绍在光伏阵列设计和安装中,许多参数需要根据安装地点以及周围环境进行特殊计算和分析。
太阳能阵列倾斜角度设计就是其中重要的一环。
合理的设计和安装可以提高系统产能10%左右,对于一些地理位置特殊的项目,相较于较差的设计,增产更可能高达20%。
据我所知,大多数业设计师和安装师默认的方法是“阵列最佳倾角”等于“所在地的纬度角”。
这篇文章将会讨论和证明这种方法的缺陷,同时介绍我个人认为更为优化和准确的测算方法。
相信不少在希望知道老方法的不足之前,可能更感兴趣了解这个“倾角等于纬度角”结论是怎么得出的吧。
其实这并非是一个经验论,而是基于太阳行径以及方位在特殊的日期下计算出来的一个等式。
想要在地球上定位一个地点,知道经纬度是必要的.经度(Longitude)λ和纬度(Latitude) Ø相当于我们平面几何中的Y轴和X轴,不过他们一个以本初子午线(the Prime Meridian)为基准,一个以赤道(Equator)为基准,其坐标交点就是我们需要查找的地点。
比如的坐标就是39.9N°,116.4°E,意思就是在赤道以北39.9度,格林威治线以东116.4度。
经纬度和方位角(Azimuth)是完全的两个概念,但是这两个角度对于光伏阵列的倾角和朝向,有着至关重要的影响,后文也会有所介绍。
图一:经纬度示意图图一的Ø角度就是该地点相对于地心的纬度角,而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。
图二:方位角示意图如果说经纬角度是定位角的话,方位角更像一个指向角。
在世界地图中,“上北下南,左西右东”其实就是对方位角的通俗表达。
如图二所示,方位角(Azimuth)其实就是朝向相对于正北的偏角。
通常方位角有两种定义围,分别是0至360度和180至-180度。
澳大利亚采用的正北是0度,然后顺时针90度为正东,180度为正南,270度为正西。
需要注意的是这里的正方向都是指的地理的正方向,而平时拿指南针或者大部分手机APP测出来的是地球磁场的北极,是有一个偏角的,由于是不规则变化,所以没有办法固定这个偏角度。
专业的光伏测量仪器,比如英国的SEAWARD或美国的Solmetric生产的自带置GPS的测量工具,是可以准确测出地理北极的。
当然设计师也可以登录网上卫星地图,用直尺或量角器在误差允许的围进行估测。
图二中还显示了星体(太阳)的高度角(Altitude)α,它表示太阳距离观测点与水平面所成的夹角。
高度角随着季节和一天不同时间段在变化,准确的数值需要从观测站数据库获得。
高度角的变化直接影响太阳能板对太照强度的接收。
其实一年之,太阳相较于同一地点的直线距离是几乎可以看做不变的,甚至冬季比夏季还短一些。
而夏天热冬天冷的真正原因就是高度角的差别。
图三:太阳季节性偏角示意图图三介绍了对于倾角计算的最后一个变量,叫太阳的季节性偏角δ(declination angle),这个是以春分秋分线为基准,不同季节太阳相对于基准线偏离的倾角。
夏至(Summer Solstice)和冬至(Winter Solstice)时的太阳高度角与春分秋分(Equinox)的相差Ɛ=23.45°。
澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)在其编写的《Applied Photovoltaics》一书中介绍了太阳的偏角在其他日子里的算法,其中,δ是第“d”天的太阳偏角;Ɛ是夏至冬至时相对于春分秋分时的太阳偏角23.45°;d是从1月1号算起的总天数。
比如2月2号就是相当于33天。
南半球正北朝向的高度角α和纬度角Ø及偏角δ之间的关系是,因为南北半球的季节是相反的,所以偏角的正负极也是相反的,进而高度角的大小也不一样。
北半球正南朝向的高度角关系则是,当假设正午时,太阳可以垂直照射正南朝向的阵列时,阵列的倾角为θ,那么阵列的倾角和太阳的高度角关系可以表示为,而当春分和秋分时,太阳的偏角又等于0,那么此时高度角和纬度角的关系是,结合(4)和(5)可以得出等式“倾角θ=纬度角Ø”,这也就是我们一直默认的最优倾角选择法的由来。
这个方法是比较笼统并且存在一定误差的,主要原因有两个。
首先,夏季光照强度是四季中最高的,但是“θ=Ø”选择的前提是保证在春分秋分时候正午可以垂直照射太阳能板的,到了夏季反而变成了太阳斜射。
由于全年太照强度并非线性变化,所以选在春分秋分来作为最优角度的标准是不准确的。
其次,毫无疑问在峰值日照时间(Peak Sun Hour)追求垂直照射是正确的。
夏季太阳高度角高,那么倾角越低捕捉的太阳照射越多,但是冬季的太阳高度角又低,过低的倾角无疑将会损失大部分的冬季,所以我们又需要较高的阵列倾角。
以(31.2°N)为例,通过软件模拟,18度的倾角至33度的倾角均可以视为理想角度,但是真正的峰值出现在23度,这是因为纬度30度左右的夏季的光照偏强,于是弥补了部分冬季丢失的。
在纬度越高的地带,真正的优化角和其纬度角的偏差就越大,所以不可以笼统的全部约等于阵列所在纬度角。
中国的屋顶和澳洲的屋顶情况是很大差别的。
澳洲基本上以单户住宅为主,屋顶面积大且几乎都是22.5°±2°的倾角,所以大部分的阵列都是直接平按在屋顶上。
相比于中国的屋顶,这既可以说是优势,也的确存在着弊端。
好处是他们省掉了倾斜支架的那部分费用,同时风荷载要求不高,系统的稳固性和安全性可以确保。
然而由于是单户,所以很多屋顶上都有烟囱和排臭管,有些还有卫星信号接受器,这些都是潜在的遮挡因素,由于是倾斜屋面,攀爬有不是很方便且不安全。
国的屋顶以平房为主,一栋多户,屋顶平坦,作业时安全系数高,维护容易且方便清洁打理。
所以,我建议,可以考虑采用可调节的倾斜支架,这次的新方法,将会根据固定支架以及可调节支架给出不同的计算方法。
图四:光照捕捉情况对比图图四是4种安装全年光照捕捉情况的对比。
绿色的是双轴追踪支架,红色是可调节支架,蓝色是固定支架,紫色是固定支架对于冬季高能耗的系统设计的倾角安装。
双轴追踪的系统优势是不言而喻的,距我们公司自己的项目对比,双轴追踪的年光照捕捉量相比于固定最优倾角的系统,高出近40%,甚至达到110%至120%的额定产能。
这是因为组建的额定功率是基于1000W/m2的光照标准的,然而夏季峰值时段的光照强度是比标准光照要多的,但是不同地区多出的比率不一样。
所以强度越高,输出电功越多,由于双轴追踪是几乎保持太阳时刻垂直照射的阵列的,于是系统效率有着其他安装无法比拟的优势。
这种安装系统多用于地面电站,不是很适合屋顶项目。
可调节安装分为一年两调和一年四调两种,根据我们的记录数据,捕捉效率相差不大,大部分在2%左右。
两次调节分别在春分和秋分左右,以优化夏季和冬季的捕捉。
四调则是多加了夏至和冬至时的调节,目的是为了优化春季和秋季的系统效率。
根据我们自己的测试数据,采用可调节支架的系统可以比固定最优角的系统多捕捉5%左右的,对于大中型系统,这近5%的提升都是不小进步。
由于我国大部分城市都介于北纬23度至40度之间,那么针对于这个区间段的固定支架最优角的算法是,基于普通安装对精度要求不高的前提,通过MatLAB简化近似于,表一:中国部分城市光照捕捉表表一是传统方法和新的计算方法结果对比。
从表中可以看出,不但年均照射量有所提升以外,还有效减小了夏季的损失。
然而这个方法在实际应用中是有弊端的。
夏季损耗减少势必意味着冬季损耗的增多,这样就会加大了季节发电量的不平均。
在澳大利亚大部分州中,由于这几年上网电价补贴的跳水式下降,导致无储能式的系统自发自用更为合理,这样就要求新系统设计在保证系统捕捉效率的前提下尽量平衡四季的发电量,这时较合理的倾角应在纬度角左右±2°左右,这样年光照捕捉量的输出图像就会类似于图四中紫色的波形。
图五:5kW系统41度倾角正南朝向优化输出图如图五所示,夏季左右光照损失量(Collection Loss)偏多但是秋春冬季损失量依次减少,两次的峰值大约出现在春分和秋分偏后的一段时间。
但是右边的输出/照射比却十分平滑,这样对于负载稳定的用户就可以全年平稳的消化掉系统的电量而不会出现冬季需要大量从电站购电的情况。
但是对于地面电站,储能式系统,以及类似中国目前分布式较高收购电价的情况下,最大化的捕捉以及输出电能,推荐的方法的确是一个不错的选择。
在基于优化夏季捕捉量的前提下,推荐的一年两调和四调的简化方法是:i. 一年两调第一次调在三月三十号,调整角度第二次调在九月二十九号,调整角度ii. 一年四调第一次调在四月十八号,调整角度第二次调在八月二十四号,调整角度第三次调在十月七号,调整角度第四次调在三月五号,调整角度以上便是推荐的新的方法,但是都在以北半球正南朝向的前提下推算的。
倾角和朝向对于整个系统的影响至关重要,他们共同决定了阵列对于的采集量。
事实上,这两个角度是相互独立的,倾角决定了全年的光照采集,而朝向影响着一天的光照情况,在实际应用中设计师还是需要“因地制宜”,根据具体情况分析推算。
比如用户在夏季能耗高,但是东面有较多遮挡,那么就需要阵列略向西并且低倾角来安装。
如果项目纬度偏高,地处亚寒带或寒带,用户冬季供暖用电量大,自然偏高的倾角较理想。
其实提供的方法只能用来参考,最优的设计,都是来自设计师对于用户需求进行全面的分析进行合理的规划得出的。
太阳能阵列是个标明25年质保的项目,对于固定式安装的系统,更要求设计师本着职业的态度,从为顾客考虑的前提下全方位计算得出的,同时也要和施工队协调好,确保安装角度的准确性,这样一个成熟的合理的太阳能系统才可以真正的发挥最大限度的作用。
作者简介:帅杰,澳大利亚光伏工程师。
毕业于澳大利亚新南威尔士大学可再生能源及太阳能工程系。
师从Richard Corkish博士和Alistair Sproul教授。
目前就职于澳大利亚一家光伏科技设计研发公司。
是澳大利亚工程师协会(Engineers Australia)认证的工程师及成员,澳大利亚清洁能源协会(Clean Energy Council)认证的并网(grid connected)和独立(stand alone)光伏系统设计师,国际电力电子工程师机构(IEEE)以及澳大利亚太阳能协会(Australia Solar Council)成员。
曾参与澳大利亚标准(Australian Standard)的制定和评估,曾参与设计开发两项光伏系统测试及优化专利,其参与设计的60kW项目入选了澳大利亚政府颁发的“2013年100kW以下最佳设计奖”前三名。