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并网型光伏发电站组件工程倾角设计探讨摘要：通过对项目所在地辐照量数据分析，得到不同倾角斜角辐照量，对相邻角度的辐照量数值求一阶导数，运用成本分析可得到最佳的工程倾角，并提出得到的倾角即为最合理的工程安装倾角。
关键词：工程倾角；最佳倾角；辐照量；一阶导数；文章编号：中图分类号：文献标志码：AInvestigating of grid PV power station component design engineering dipCao Guo-chen，Wang Jie（China National Cable Engineering Corporation Beijing 100079;HANERGYHOLDING GROUP Beijing 100107)Abstract：Through the location of the irradiated volume of project data analysis, the amount of radiation of different inclination angle, the amount of radiation required value of the angle adjacent to the first derivative, the use of cost analysis works best inclination angle is obtained and made the most reasonable project installation angle. Keywords：Engineering inclination; optimum tilt angle; radiation exposure; first order derivative1引言由以上公式，结合水平面太阳直接辐照量和散射辐照量数据，进行设计计算机程序，可以快捷的计算出不同安装倾角时倾斜面上的太阳辐照总量，将各月份的辐照量求和可得到全年总辐照量。
优化组件理论最佳安装倾角对光伏电站发电量的影响发布时间：2021-12-31T07:33:29.811Z 来源：《电力设备》2021年第11期作者：聂洋[导读] 以光伏组件的倾斜面能够接收到太阳最大辐照量的倾角就是最佳倾角，根据具体地理位置以及光照情况来计算最佳倾角。
（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司）摘要：目前我国主要能源为石油、煤炭和天然气，在社会发展、人口巨增，能源被快速消耗的背景下，开发新能源是缓解能源紧张寻求的最佳办法，因此，越来越多的研究者把目光投向了太阳能，通过对太阳能的研究不断扩大可使用范围。
光伏发电就是其中一种，主要利用光伏组件将太阳能的光转换为电能[1]，而光伏组件在不同的安装倾角对太阳辐射的接受度是不一样的，本文主要探讨了优化组件理论最佳安装倾角对光伏发电站发电量的影响，为光伏发电站中光伏组件的布置提供有效建议。
关键词：光伏发电；最佳安装倾角；太阳能现在应用于太阳能发电的光伏组件基本上都是被固定在一定方位上的太阳能电池板，由于太阳不断运动，所接收的能量较低，所以达不到对太阳能的最大利用率，因此光伏组件最佳安装倾角十分重要。
那么，在光伏发电中，当采用固定支架运行方式时，以光伏组件的倾斜面能够接收到太阳最大辐照量的倾角就是最佳倾角，根据具体地理位置以及光照情况来计算最佳倾角。
一、光伏发电系统光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统和分布式光伏发电系统。
独立光伏发电即离网光伏发电，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池构成，是各种带有蓄电池可以独立运行的光伏发电系统；并网光伏发电就是将光伏组件产生的直流电转换成交流电以后接入公共电网，也分带蓄电池或不带蓄电池的系统，并且还分集中式大型并网光伏发电站和分散式小型并网发电，前者一般是国家级电站，所发电能统一由电网调配，后者是光伏建筑一体化发电，是并网发电的主流；分布式光伏发电系统就是为满足特定用户需求或支持现存配电网经济运行的一种供电系统。
并网和离网光伏发电系统组件倾斜角设设置分析1.倾斜面电池板入射能量设计安装光伏发电系统时当然要掌握当地的太阳能资源情况。
设计计算时需要的基本数据如下：(1)现场的地理位置，包括地点、纬度、经度、海拔等；(2)安装地点的气象资料，包括逐月太阳总辐射量，直接辐射及散射量（或日照百分比），年平均气温，最长连续阴雨天，最大风速及冰雹、降雪等特殊气候情况。
这些资料一般无法作出长期预测，只能根据以往十到二十年观察到的平均值作为依据。
但是几乎没有离网运行的光伏发电系统建在太阳辐射数据资料齐全的城市，且偏远地区的太阳辐射数据可能并不类似于其附近的城市。
因此，在只能采用邻近城市的气象资料或类似地区气象观测站所记录的数据类推时，要把握好可能偏差的因素。
需知太阳能资源的估算会直接影响到离网光伏系统的性能和造价。
从气象部门得到的资料一般只有水平面上的太阳辐射量，要设法换算到倾斜面上的辐射量。
下面给出计算方法。
射向太阳电池方阵的入射能量，包括直接辐射、散射辐射和地面反射量三部分。
设水平面全天太阳总辐射量为IH ，它由直接辐射量IHO 和水平面散射量IHS 组成。
那么，射向与地平面成倾斜角θ设置的太阳电池板倾斜面总太阳辐射量It ，由下式计算得到01cos 1cos [cos sin coth cos()]22t HO HOHI I I I θθθθϕφρ+-≅+-++上式右边第一项是直射分量，第二项是散射分量，第三项是地面的反射分量。
ρ为地面反射率，不同的地表状态的反射率可由下表可得。
工程计算中，取ρ的平均值0.2，有雪覆盖地面时取0.7。
φ为太阳方位角，Φ为电池板方位角。
表4-2 地面反射率2.离网光伏发电系统组件倾斜角设置从水平面上的太阳能辐射量计算太阳电池方阵倾斜面所接收到的太阳辐射能，工作量较大。
目前，通常使用由加拿大环境能源署和美国宇航局(NASA)共同开发的光伏系统设计软件RETScreen 。
通过这一软件，可以方便地计算方阵的固定倾角、地平坐标方位轴跟踪、赤道坐标极轴跟踪以及方位角、倾角双轴精确跟踪等多种运行方式下太阳电池方阵面上所接收到的太阳辐射能。
0 引言在光伏电站工程中，支架形式绝大多数以固定支架形式为主。
而在固定式光伏电站设计中，往往以最佳倾角固定安装光伏组件。
当前光伏设计行业中，最被业界认可的光伏系统设计软件是PVsyst，通过PVsyst 软件可以模拟出最佳倾角度数。
然而，通过PVsyst 软件“Orientation”功能模拟出来的最佳倾角实际上不一定是光伏电站全年发电量最高的倾角，事实上，这个“最佳倾角”还有二次优化的空间。
1 最佳倾角理论计算最佳倾角是指光伏组件安装时倾斜至组件表面接收到太阳辐射量最大时的角度；或指当光伏电站全年发电量最大时光伏阵列安装倾斜的角度（北半球光伏组件安装时朝正南方向倾斜；南半球光伏组件安装时朝正北方向倾斜）。
一般光伏电站工程在进行光伏组件布置设计时，需要计算固定支架安装的最佳倾角。
最佳倾角的理论计算方法是依据Klien 和Theilacker 提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量公式计算的[1]。
通过计算组件不同倾斜角度的月平均太阳辐照量，找到最大值，对应得到最佳倾斜角度。
采用Klien 和Theilacker 计算倾斜面上月平均太阳辐照量的简化公式如下【2】： ()()1cos 1cos T B B H H H R H ρββπ=+++−其中：B H 为水平面上的直接辐射量；d H 为水平面上的散射辐射量；H 为水平面上的总辐射量，是直接辐射及散射辐射量之和；ñ为地面反射率，其数值取决于地面状态，一般计算取0.2；B R 为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值。
【3】固定式安装的太阳能光伏阵列最佳安装倾斜角度的选取是受诸多因素影响的，例如：项目的地理位置、场址的太阳辐射分布、场址区域直接辐射与散射辐射比例、当地负载供电要求和其他的特定场地条件等。
排除这些条件的影响，并网光伏发电站达到全年最高的发电量，此时，光伏阵列的安装倾角即为光伏方阵的最佳倾角。
2 最佳倾角软件计算目前，最佳安装倾角的计算公式已经被收录在软件中，可以通过建模仿真模拟出光伏组件安装倾斜角度与组件该photovoltaic power station. Based on theoretical formulas, this paper establishes a model through PVsyst software, calculates the optimal number of inclination angles, and uses PVsyst software to model and analyze the optimal inclination angle calculation for secondary optimization design, and find the inclination angle with the highest annual output of photovoltaic power plants. This calculation method can be implemented in the practical application of photovoltaic power station engineering design.Keywords: photovoltaic design; Pvsyst; optimal tilt angle; secondary optimization图2 最佳倾角模拟结果3 最佳倾角的二次优化设计在光伏电站方阵倾角设计中，若选择固定倾角式支架，那么一般都会选取如上所述方法模拟出来的“最佳倾角”进行支架安装。
光伏电站的太阳能资源及最佳安装倾角实用性分析摘要：光伏阵列最佳安装倾角的选择取决于诸多因素，如：地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等。
光伏阵列按最佳倾角进行安装使其受光面能得到最大的太阳辐射能，而光伏电站的发电量与其接收的太阳辐射能量成正比，因此在最佳倾角设置方式下，太阳辐射能量越强，光伏电站发电量越高。
本文将以广东地区的光伏电站案例分析太阳能资源及最佳安装倾角的合理分析选择。
关键词：光伏电站、太阳能资源、最佳安装倾角、发电量、系统效率光伏电站是利用“光—电”直接转换方式，将太阳辐射能高效转换为电能并向用户或电网输送电力的光伏发电系统。
从能量转换的角度看，太阳能是光伏电站的能量来源，因此项目场址太阳能资源评估分析是光伏电站开发选址的前提，是光伏电站实施阶段设备选型、矩阵最佳倾角选择和发电量计算的基础。
一、太阳能资源分析1.1全国太阳能资源分析太阳能作为一种非常理想的清洁能源，近年来由于人们对能源、环境问题的日益关注，同时也得益于国家“3060双碳”政策的推行，太阳能应用领域已经越来越广，普及率越来越高。
我国是太阳能资源丰富的国家之一，据统计，全国总面积2/3以上地区年日照时数在2200h以上。
1971～2008年的近40年，太阳年总辐照量平均在1050～2450kWh/m²之间；大于1050kW·h/m²的地区占国土面积的96%以上。
中国陆地表面每年接受的太阳能辐射相当于1.7×1012t 标准煤。
中国太阳能资源分布的主要特点有：(1)太阳能的高值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是最高值中心，四川盆地是低值中心；(2)太阳能辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；(3)由于南方多数地区云多雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的升高而增长。
浙江省光伏最佳倾角及斜面总辐射研究顾婷婷1 潘娅英1 单权1 周建辉2 郑芊彤1（1 浙江省气象服务中心，杭州 310017；2 浙江省永嘉县气象局，永嘉 325105）摘要：基于浙江省1993—2021年日照时数、太阳总辐射及散射辐射观测数据，采用Angstrom -Prescott 模型、斜面辐射模型，计算各个站点的水平面、最佳斜面的太阳总辐射量，并对比分析其空间分布特征差异。
结果表明：浙江省水平面的年平均总辐射为4500～4910 MJ ·m －2；浙江省最佳倾角角度为23°～27°，最佳斜面的年平均总辐射为4749～5365 MJ ·m －2，总体呈现由东北向西南递减的趋势，其中杭州湾一带及舟山沿海地区为高值区，浙西南山区为低值区；浙江省最佳倾斜面上的太阳总辐射较水平面上总辐射值有明显提升，增加量为240～460 MJ ·m －2，增加了5.3%～9.4%；浙北北部地区太阳总辐射增加量较大，达到360 MJ ·m －2（7.7%）以上，浙南地区太阳总辐射增加量较小，低于280 MJ ·m －2（6.2%）。
关键词：太阳辐射，最佳倾角，斜面辐射DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2023.06.008Research on Optimum Tilt Angle for PV Array and Global Solar Radiation on Inclined Surfaces in ZhejiangProvinceGu Tingting 1, Pan Yaying 1, Shan Quan 1, Zhou Jianhui 2, Zheng Qiantong 1(1 Zhejiang Meteorological Service Center, Hangzhou 310017; 2 Yongjia Meteorological Bureau of Zhejiang Province, Y ongjia 32105)Abstract: Based on sunshine hours, global radiation observational data and scattered radiation data in Zhejiang Province during 1993－2021, we utilize Angstrom-Prescott model and tilt radiation model to calculate the global solar radiation on optimum tilt angle and on horizontal plane at different stations and to analyze the differences in spatial distribution characteristics. The results show that the annual average global solar radiation on horizontal plane in Zhejiang Province ranges between 4500 and 4910 MJ·m －2. The optimum tilt angle for PV array is 23°～27°in Zhejiang Province. And the annual average global solar radiation onoptimum inclined surfaces reachs 4749～5365 MJ·m －2, which exhibits a decreasing tendency from the northeast to the southwest. The higher value is identified around Hangzhou Bay and in Zhoushan coastal areas, and the lower value is in the mountain area of southwestern Zhejiang. The global solar radiation on optimum inclined surfaces is significantly enhanced than that on horizontal planes, with the increase of 240～460 MJ·m －2 (5.3%～9.4%). The increase is more prominent in the north of Zhejiang, with the increment over 360 MJ·m －2 (7.7%), while the increase is relatively small in the south of Zhejiang, lower than 280 MJ·m －2 (6.2%). Keywords: global solar radiation, optimum tilt angle, solar radiation on inclined surface收稿日期：2022年4月13日；修回日期：2023年1月31日第一作者：顾婷婷（1985—），Email ：*****************通信作者：潘娅英（1977—），Email ：***************资助信息： 浙江省气象局重点项目（2020ZD15）；浙江省科技厅项目（LZJMY23D050001，LGF21D050001）0 引言在全球应对气候变化等因素作用下，世界能源清洁低碳发展已成为主要的趋势[1-2]。
收稿日期：2010-08-17，高级工程师，从事新能源管理工作。
E -mail:dxw_nmgyz@一期建设规模为5MW ，规划容量为30MW 。
本文通过对该工程的太阳能电池阵列布置设计方案进行分析，对电池组件安装倾角的选择作出计算和比较，认为可以先按照最大发电量原则计算出倾角，再适当减小，以获得整体工程效益的最大化。
1太阳能电池参数本工程采用国电晶德太阳能科技（宜兴）有限公司生产的高效多晶硅太阳能电池组件，型号为JT6P-230，最大功率为230W ，最佳工作电压为29.6V ，最佳工作电流为7.78A ，开路电压为36.4V ，短路电流为8.58A ，组件转换效率为14.14%，组件尺寸为1640mm ×992mm ×45mm ［3］。
单位面积年发电量［1］，图1为转换成的曲线［1］。
通过表1及图1可以看出，单位面积年发电量从34°起呈上升趋势，在39°时达到最大，之后又呈图1不同角度的年发电量曲线Fig.1Annual power generation at different angles表1不同角度的日辐射量和年发电量Tab.1Daily radiation level and annual power generation at different angles董霞威等：光伏并网电站光伏组件安装倾角的选择设计第12期新能源图2间距D 的计算Fig.2Calculation of distance D下降趋势。
所以设计单位选定最佳倾角为39°，实际工程也是按照39°固定倾角实施的。
3太阳能电池板安装倾角的变化对发电量的影响设计单位的选择原则是发电量最大化，但是有一个问题也应该考虑，即通过表1及图1可以发现，安装倾角从34°到44°单位面积发电量变化是很小的。
倾角是影响光伏方阵行距的重要因素，倾角大，行距会增加，占地面积会增加，即如果倾角减小，发电量会损失一些，但光伏方阵的行距同样会变小，占地面积也会减小。
光伏组件倾角最优化研究与应用孙路; 何林巍; 冯苗苗; 王健; 王兴亮【期刊名称】《《电力与能源》》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】4页(P581-584)【关键词】光伏组件; 倾角最优化算法; 辐射模型; 太阳辐照量【作者】孙路; 何林巍; 冯苗苗; 王健; 王兴亮【作者单位】国网上海市电力公司青浦供电公司上海 201799【正文语种】中文【中图分类】TU18; TU85由于光伏发电系统的清洁性和安全性，在电力系统中的应用越来越广泛，光伏系统发电量受到很多外界因素的影响，包括光伏板的性能、太阳辐照强度、环境温度等，其中太阳辐照强度是最主要的因素[1-3]。
文献[4-6]提出了倾斜面上月平均太阳辐照量的计算方法，该方法对于散射量的计算偏差较小。
文献[7]采用了Hay提出的各向异性天空辐照模型，能够更加精确地计算斜面辐照量的大小；文献[8]给出一种按季调节的组件倾角的调节方法；文献[9]对于给定的倾角范围，对不同角度下的光伏组件发电量多少确定组件的最优化倾角；文献[10]针对武汉地区某一光伏平台，设置不同倾角，统计对应角度下的光伏组件发电量的多少确定组件的最优化角度。
文献[11]中对地区的月最佳倾角曲线进行分析，将月份根据倾角变化大小重新对月份进行了排列组合，确定季度的最佳倾角。
但这些研究主要采用对不同倾角下光伏组件发电量的对比确定最优化角度，需要大量的测量数据，并且所得最佳倾角精度不高，对斜面辐照量计算方法的选择上，不能选择准确度高的计算方法，使得最终最优化角度不够准确。
因此，基于各向异性天空辐照计算方法，通过充分考虑影响倾斜面辐照量的相关因素，计算倾斜面上太阳辐照量，提出倾角最优化算法。
以上海地区为实例，利用MATLAB编程计算确定上海地区常用的3种时间段划分下的最佳倾角。
1 光伏组件倾角最优化计算方法计算光伏组件上的辐射量时，需要建立相应的数学模型来确定倾斜面上的太阳辐照量。
屋顶光伏发电系统最佳安装倾角研究摘要：光伏作为绿色可再生能源，可以调节区域能源消费结构，有效降低碳排放强度，助力地区碳达峰的实现。
随着国家对光伏发电补贴的减少甚至取消，光伏发电系统的效率必须严格控制，优化光伏发电系统设计，对其安装最佳倾角的研究，既可降低造假成本，又可提高发电效率和维护保养质量。
关键词：屋顶光伏发电系统、最佳安装倾角、发电量一、屋顶光伏发电系统的特点屋顶光伏发电系统通常是指利用分散式资源，装机规模较小的布置在工业用户附近的发电系统，一般接入低于35kV或更低电压等级的电网，其采用光伏组件将太阳能直接转换为电能。
目前应用最为广泛的分布式光伏电站系统是建在工业建筑物屋顶的光伏发电项目，该类项目通常就近接入公共电网，与公共电网一起为自身及附近的用户供电。
与传统的集中式光伏发电相比，屋顶光伏发电系统具有线路传输损耗小、占地面积小和运行灵活等优势。
二、屋顶光伏电站设计分析由于工业主厂房建筑屋顶空间条件十分有限，光伏组件采用不同安装倾角时，受组件遮挡影响，系统安装容量有明显区别，同时其发电效率也随之变化。
因此，屋顶光伏电站的建设成本、项目收益与光伏组件安装倾角具有直接关系。
屋顶光伏发电系统的初步设计方法见图1：图1 屋顶光伏发电系统设计方法三、光伏电站建设基本条件下面根据南通通州区内某个潜在工业用户屋顶光伏发电系统，采用不同安装倾角的施工方案来分析说明组件安装倾角对屋顶光伏发电系统的效率影响。
本项目屋顶光伏所处位置为南通市通州区，坐标东经120°，北纬31°，江苏省大部分地区太阳能资源属于资源丰富地区。
江苏省年太阳总辐射主要表现为由北向南递减的趋势，中部地区为次高值区，年太阳总辐射量在 4550～4950 MJ/m2 之间，适合开展光伏电站的建设。
江苏省大部分地区太阳能资源属于资源丰富地区，但从气象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏电池组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多的捕捉太阳能。
