光伏阵列最佳倾角计算方法的发展.
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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。
光伏组件设计倾角及间距计算1.倾角设计:光伏组件的倾角是指其所安装在太阳能发电系统上的倾斜角度。
倾角的选择是根据所在地区的纬度以及太阳能辐射情况来确定的。
光伏组件与太阳的入射角度越接近90度,太阳能转化效率越高。
根据世界各地的纬度,可将倾角分为三类:-低纬度地区(纬度小于25度):太阳能辐射较为强烈,可选择较小的倾角(一般在10度左右)来安装光伏组件,以使其能够在大部分时间内接收到最大的太阳辐射。
-中纬度地区(纬度在25度至50度之间):太阳能辐射适中,可选择与当地纬度相近的倾角来安装光伏组件,一般在20度至30度左右。
-高纬度地区(纬度大于50度):太阳能辐射较弱,可选择较大的倾角(一般在40度至50度左右)来安装光伏组件,以使其能够在较为平坦的角度上接收太阳辐射。
为了更精确地确定光伏组件的倾角,还可以考虑当地的气候条件、季节变化以及光伏组件的作用期限等因素。
一般来说,倾角可以通过太阳能辐射和光伏组件输出功率之间的关系来进行优化。
较小的倾角可以增加夏季的发电量,较大的倾角可以增加冬季的发电量。
2.间距设计:光伏组件的间距是指组件之间的间隔距离。
间距的设计旨在确保光伏组件之间有足够的空间来避免阴影效应,并最大限度地利用太阳光。
具体的间距设计需要考虑以下因素:-组件的尺寸:光伏组件的尺寸是确定间距的关键因素之一、组件越大,所需的间距就越大,以确保组件之间有足够的空间来避免阴影。
-地面的倾斜度:如果太阳能发电系统安装在倾斜的地面上,间距需要根据地面的倾斜角度来调整。
较大的倾斜角度可能需要更大的间距来避免阴影效应。
-天气条件:一些地区可能会经常出现强风、暴雨等恶劣天气条件,间距的设计需要考虑这些因素,以确保组件之间有足够的空间来抵抗风力和排水。
-维护空间:在光伏组件之间留出足够的空间可以方便维修和清理组件,确保系统的正常运行。
一般来说,太阳能发电系统的组件间距可以根据组件的尺寸和地面的倾斜度来确定。
通常情况下,组件之间的横向间距一般是组件宽度的1.2到1.5倍,纵向间距一般是组件长度的1.5到2倍。
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。
太阳能电池板方阵安装角度计算由于太阳能是一种清洁的能源,它的应用正在世界范围内快速地增长。
利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式,可是目前建设一个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30~40%,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,太阳电池发电量是最大的。
在偏离正南(北半球)30°度时,方阵的发电量将减少约10%~15%;在偏离正南(北半球)60°时,方阵的发电量将减少约20%~30%。
但是,在晴朗的夏天,太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后,因此方阵的方位稍微向西偏一些时,在午后时刻可获得最大发电功率。
在不同的季节,太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。
方阵设置场所受到许多条件的制约,例如,在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角,或者是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。
光伏组件最佳倾角计算公式(二)光伏组件最佳倾角计算公式引言在光伏发电系统中,确定光伏组件的最佳倾角是重要的一步。
最佳倾角可以使得光伏组件在不同季节和不同天气条件下获得最大的太阳辐射,从而实现最高的发电效率。
本文将列举几种常见的计算公式,并提供示例解释。
1. 经验公式整年最佳倾角公式光伏组件的整年最佳倾角可以使用以下经验公式来计算:整年最佳倾角公式(其中,H为地区海拔高度,δ为地区平均日光照时间(小时/天),B为地区磁偏角(度)。
示例解释:假设某地区海拔高度为500米,平均日光照时间为5小时/天,磁偏角为20度,代入公式得到最佳倾角为25度。
季节最佳倾角公式光伏组件的季节最佳倾角可以使用以下经验公式来计算:季节最佳倾角公式(其中,H为地区海拔高度,δ为地区平均日光照时间(小时/天),B为地区磁偏角(度),C为季节修正因子。
示例解释:假设某地区海拔高度为500米,平均日光照时间为5小时/天,磁偏角为20度,季节修正因子为(适用于春季),代入公式得到春季最佳倾角为20度。
2. 数学模型除了经验公式外,还可以使用数学模型来计算光伏组件的最佳倾角。
以下是一个常见的数学模型:[数学模型公式](其中,A为可调参数,θ为光伏组件倾角,R为全年光伏组件发电量与水平发电量的比值。
示例解释:假设光伏组件的可调参数A为,全年光伏组件发电量与水平发电量的比值R为,代入公式可计算出最佳倾角θ。
结论通过经验公式和数学模型,我们可以计算出光伏组件的最佳倾角。
选择合适的倾角可以最大程度地利用太阳能资源,提高光伏发电的效率。
在实际应用中,可以根据地区的具体情况和需求选择适合的计算公式和参数。
参考文献: [1] 作者1, 作者2. “光伏组件最佳倾角计算方法及应用研究”. 电力科学与工程学报, 2021, 36(5): .[2] 作者3, 作者4. “太阳能光伏组件最佳倾角计算公式综述”. 可再生能源, 2020, 25(3): 67-78.。
2010年第2期青海科技注:D /T 为散射辐射与太阳总辐射的比值;B/T 为直接辐射与太阳总辐射的比值。
1引言光伏阵列固定安装形式,因其结构简单、稳定可靠、成本低廉及维护方便,被广泛应用于大型光伏并网发电系统。
光伏阵列的安装倾角对系统接收太阳能辐射量有很大的影响,从而影响系统的发电能力。
在以往的文献中曾对光伏方阵的安装倾角有所讨论,我们在光伏电站设计中参考了他们的方法,并结合工程设计中的实际情况,提出了我们的设计方法。
设计思路是根据并网光伏阵列的输出要求,找出最佳倾角的目标函数进行求解,方法简便易行,计算结果也令人满意。
本文以西宁地区并网光伏发电系统建设为例进行说明。
2倾斜面上辐射量的计算2.1代表日的选取选取计算各月太阳总辐射总量日平均值的代表日,该日的太阳总辐射总量最接近该月日平均值,即月总辐射量的日平均值为该月代表日的日总辐射量。
各月代表日见表1。
光伏并网发电固定安装光伏阵列最佳倾角的确定李文婷(青海新能源(集团)有限公司,青海西宁810008)摘要:本文通过对已知太阳总辐射量数据的工程算法处理,计算得到不同倾斜面上年太阳总辐射量,确定了固定安装光伏阵列的最佳倾角,为大型并网光伏电站优化设计提供算法支持与理论保障。
关键词:光伏电站;并网发电;最佳倾角;工程算法月份ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ月的日序171516151511171716161511年的日序174675105135162198229259289319345表1相应于晴天月平均日总辐射总量的代表日2.2从太阳总辐射日总量推算每小时总辐射量计算的倾斜面的方位为朝南向,水平面上总辐射总量随时间的变化曲线大体是余弦曲线。
该日的每小时的太阳总辐射量为Q t ,h ,h 。
Q t ,h ,h =π×Q t ,h ,d ×COS[π×(τ0-12)/N ]/2×N ⑴式(1)中:Q t ,h ,h 为某小时的总辐射量;Q t ,h ,d 为水平面上的总辐射日总量;N 为昼长;τ0为每小时间距的中间值,太阳时。
光伏组件最佳倾角计算公式光伏组件最佳倾角的计算公式是一种通过考虑太阳高度角、太阳入射角以及地理位置等因素来确定太阳能光伏组件最佳安装角度的方法。
光伏组件的最佳倾角可以使太阳光更好地垂直投射到光伏组件表面,从而提高光伏电池的发电效率。
光伏组件最佳倾角一般分为固定倾角和可调节倾角两种。
对于固定倾角的光伏组件,其倾角通常在安装时通过计算得出,并且不会轻易更改。
而可调节倾角的光伏组件则可以根据不同季节和地域的需求进行调整,以获得最大的光电转换效率。
1.简化公式:最佳倾角=纬度×0.9+20度这是最简单的光伏组件最佳倾角计算公式,仅仅根据纬度来确定。
注意:在使用此公式时需要将纬度改为弧度值。
2.经验公式:最佳倾角=纬度×0.86+24度这是一种根据经验总结得出的计算公式,适用于大多数地理位置。
同样需要将纬度改为弧度值。
3.复杂公式:对于更准确的计算,可以使用以下公式:最佳倾角 = arccos(sin(纬度) × sin(太阳高度角) - cos(纬度) × cos(太阳高度角) × cos(太阳入射角))这是一种比较复杂的公式,考虑了太阳高度角和太阳入射角。
这个公式可以根据特定地理位置和日期计算出最佳倾角。
其中,太阳高度角和太阳入射角可以通过天文学公式或专业软件进行计算。
总之,光伏组件最佳倾角的计算公式可以根据地理位置、纬度、太阳高度角和太阳入射角等参数进行计算。
根据所需精度的不同,可以选择简化公式、经验公式或复杂公式来确定最佳倾角。
这些公式可以帮助设计和安装人员更好地安装光伏组件,以提高发电效率。
光伏阵列最佳倾角计算方法的发展摘要:在光伏电站设计中,为了提高运行效率,增加发电量,需要综合考虑各种因素,计算并确定电站光伏阵列安装的倾角。
针对固定角度安装的并网光伏发电系统倾角设计,如果不能直接获取水平面上总辐射量和直接辐射量,则首先需要利用其他气象资料进行水平面上太阳辐射量的计算反演,然后采用某种计算模型计算阵列斜面倾角辐射量,进而给给出最佳倾角推荐值和光伏系统年发电量估算值。
通过对计算中各个步骤的方法进行分类总结,比较不同方法的优缺点,给出了计算方法适用条件和建议。
还比较了国内常用的光伏电站设计软件特点,并总结了目前最佳倾角计算领域新的研究方向和实际应用中亟待解决的问题等。
关键词:光伏发电斜面总辐射量最佳倾角0 引言地面应用的光伏发电系统,特别是固定式光伏阵列,太阳能电池板倾斜角度的不同会使得方阵面接收的太阳辐射量不同,造成发电量的不同。
在光伏电站设计中,为了获得最大的年发电量,除了建筑集成应用中需考虑功能和美观外,光伏阵列设计都是朝向赤道按一定角度倾斜放置的。
太阳光线穿过大气层到达地表,受大气中各种组成成分、云、水汽、尘埃等的反射、散射、吸收等作用,方向和能量均发生改变,不再全部以平行光线的形式到达光伏阵列表面。
因此光伏阵列斜面上接收到的太阳总辐射由直接辐射、天空散射辐射及地面反射辐射三部分组成。
对直接辐射而言,通常由水平放置增加倾角至垂直太阳光线的角度会增加直接辐射量,而后继续增加角度又会减小;对散射辐射而言,由水平放置增加倾角意味着减小阵列对应天空的开阔程度,导致接受的散射辐射减小,同时增加(?)接受散射辐射量。
增加倾角会增加少量反射辐射量。
此外,增加倾角会导致阵列面对应的实际日出日落时间发生变化,使得阵列斜面上一天的日照时间变短。
在实际应用中,增加倾角还提高了雨水对灰尘的冲洗能力,可降低灰尘对面板的覆盖。
增加倾角还会增加阵列相互遮挡的可能,加大了阵列间的间距系数,降低了电站的用地效率。
因此在光伏电站设计中,为了提高运行效率,增加发电量,需要综合考虑各种因素,计算并确定电站的最佳倾角。
1 研究历史与现状概述光伏阵列表面接受辐射量的计算和最佳倾角的研究本质上是对斜面辐射的计算研究,而最早开展此类研究的是山地气候学领域中对坡面辐射的计算。
由于倾斜面或坡面上辐射观测资料极少,所以一般都采用理论计算方法获取。
在我国,八十年代(应该是1950年代)南京大学傅抱璞曾对坡面天文辐射进行了卓有成效的开创性研究[1]。
1988年中科院地理所朱志辉给出了一个任意纬度非水平面各时段辐射总量的计算方法,并首次给出了全球范围内天文辐射各时段总量的分布图像[2]。
文献2、3应该反过来。
而对于实际透明度晴天条件下的非水平面太阳辐射强度和日总量,1981年朱志辉采用与相应天文辐射比值的方法计算坡面辐射[3]。
南京大学李怀瑾等提出了一个类似的计算方案[4],其散射辐射采用各向同性,其结论认为,晴天大气透明状况对坡地太阳辐射强度和日总量影响很大,特别对南坡影响更显著,且大气透明系数对坡地总辐射强度和总辐射日总量的影响比直接辐射要小些。
原南京气象学院翁笃鸣[5-6]、孙治安[7]研究了实际云天条件下我国坡面总辐射和直接辐射的分布特征,其采用的方法中考虑了总云量、低云量、地形遮蔽等的影响,研究表明,海拔高度、坡度坡向以及由此带来的日照时数变化都会对坡面上实际太阳总辐射状况造成影响。
翁笃鸣在其研究中提出了“最热坡度”的概念,亦即太阳能利用中的最佳倾角。
李占清等[8]利用观测的坡面散射辐射资料,对散射辐射的各向异性问题作了较为详尽的分析,并研究了坡面散射辐射随坡度坡向变化的基本规律。
以上这些研究对于指导山区农业生产对光、热等气候资源的利用以及有着巨大的价值。
随着光伏电站从上世纪八十年代在国际上逐步走向成熟商业化,研究人员专门针对光伏电站设计而开始开展最佳倾角研究[9]。
而国内从九十年代开始,针对太阳能集热器、离网或并网光伏系统等的最佳倾角的研究开始出现,包括最佳倾角的计算模型和方法、时空分布特点等。
南京大学朱超群以月代表日的日总辐射量计算为基础,以一月内到达斜面总辐射最大作为最佳倾角条件,先后采用散射辐射各向同性[10]和各向异性模型[11、12],给出了最佳倾角的解析表达式,最佳倾角的时空分布变化特点,全国主要站点不同季节和全年最佳倾角等结果。
对于并网光伏发电系统,杨金焕采用散射辐射各向异性的Hay模型,给出了方位角为0和不为0两种情况下的斜面总辐射量和最佳倾角的计算方案[13、14],其中对方位角为0的情况,采用了对斜面辐射计算式求导的方法,给出了最佳倾角的解析计算式。
杨金焕的文献注意发表时间顺序。
以上对最佳倾角的计算,对并网光伏发电系统是以斜面年辐照度最大为条件的,对离网光伏发电系统则需考虑辐射的年分布特性、蓄电池和负载情况等。
杨金焕在综合考虑斜面太阳辐射量的连续性,均匀性和极大性基础上,研究了离网光伏发电系统最佳倾角计算方法[15]。
汪东翔[16]则将辐射全年分布的均匀性进行量化,在倾角计算时兼顾了均匀性和极大性。
而近年来最新的研究更是引入了多目标优化的方法,充分考虑辐射均匀性[17]或是倾角对间距系数的影响、不同倾角的安装成本等发电量以外的因素[18、19],从光伏电站效益最大化出发,进行最佳倾角的设计。
通常光伏阵列都是固定倾角安装的,而为了获取更多的斜面辐射量,近年来也出现了按季节或按月进行调整的光伏阵列最佳倾角的研究。
如韩斐等[20]以杭州为例,计算得到按季节调整的阵列得到的斜面辐射量比全年固定式的增加了约5%。
黄天云[21]分析格尔木某实际电站的半年运行数据发现,按季节调整的阵列发电量比固定式大了8%,而额外的人工成本不到增加发电收入的4%。
陈正洪等[22]通过武汉地区不同倾角光伏组件一年的实验结果发现,一年之中只需在春、秋过渡季节调节()2次,就能使得光伏阵列基本保持在最佳倾角状态,达到较高的发电效率。
近年来,除了采用月平均辐射数据进行最佳倾角计算外,也有部分研究利用逐时辐射数据开展研究,申政等[23]利用中国气象局和清华大学共同出版的“中国建筑热环境分析专用气象数据集”中的典型气象年逐时水平面总辐射和散射辐射进行了最佳倾角的计算,并发现我国大部分地区方位角应朝东偏离正南一定角度可增加斜面辐射量。
魏子东等[24]利用美国能源部提供的银川市中国标准气象数据中的逐时辐射量也进行了类似的研究。
利用逐时辐射数据计算可反映太阳辐射在午前午后的差异,因此在计算最佳倾角的同时,还可以计算最佳方位角,但仅限于部分一级辐射观测站点有这种数据,因此在工程实际应用中利用逐时数据进行计算的还较为少见。
总的来说,根据对象的不同,最佳倾角计算方法可分为针对离网系统和针对并网系统两类;根据安装方式不同,可分为针对固定安装和可调式安装两种情况;根据阵列方位角的不同,可以分为方位角为0和不为0两种情况。
根据所采用辐射数据的不同,又可分为利用月数据和逐时数据两类。
由于目前并网光伏发电系统已成为光伏利用的主流,且逐时辐射数据较难以获得,因此本文主要介绍利用月辐射数据、针对固定安装的并网光伏系统的最佳倾角计算方法。
2 最佳倾角计算方法2.1 水平面太阳辐射量的计算要进行斜面辐射量和最佳倾角的计算,如果不能直接获取水平面上总辐射量和直接辐射量,则首先需要利用其他气象资料进行水平面上太阳辐射量的计算反演。
目前对地面辐射量的反演可分为统计反演法和物理反演法两类,下面分别介绍如下:(1)统计反演法即基于地面气象站的观测资料,建立太阳辐射量与其相关关系,利用这种相关进而间接计算周边气候特征类似站点的太阳辐射量。
在统计法计算各月的太阳辐射量时,一般使用表1中的日期作为各月代表日,由此求得辐射各月平均值。
代表日期的选取是依据最接近该月平均天文辐射值的原则来选取的,这种方法计算简便,能满足工程需要[25]。
表1 各月代表日和对应赤纬取值月份代表日n(日序数)(平年/闰年)(o)(平年/闰年)1月17日17 -21.12月16日47 -13.03月16日75/76 -2.5/-2.1 4月15日105/106 9.1/9.5 5月15日135/136 18.4/18.76月11日 162/163 22.9/23.0 7月17日 198/199 21.5/21.3 8月16日 228/229 14.3/14.0 9月15日 258/259 3.7/3.3 10月15日 288/289 -7.8/-8.2 11月14日 318/319 -17.8/-18.0 12月 10日 344/345 -22.7/-22.8在利用地面观测资料反演辐射量时,一般可以通过如日照百分率进行计算[26、27],目前常用的推算公式形式为:增加王炳忠、祝昌汉等经典文献。
另外可否考虑增加,刘可群 陈正洪 夏智宏.湖北省太阳能资源时空分布特征分析及区划研究.华中农业大学学,2007,26(6): 888-893.a g g R N nb a G ⎪⎭⎫ ⎝⎛+= (1) a d 2d H R N n b N n a D ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= (2)式中:散射辐射推算公式给不给?或者说明三者的关系。
G ——太阳总辐射,单位为兆焦耳每平方米每天(MJ •m-2•d-1);H D ——水平面太阳直接辐射,单位为兆焦耳每平方米每天(MJ •m-2•d-1); n ——实际日照时数,单位为小时(h );N ——理论可照时数,单位为小时(h );N n /——日照百分率;a R ——起始计算辐射;可以以天文辐射、理想大气总辐射、晴天太阳辐射等为起始计算辐射,但一些研究均发现,以天文辐射起始计算,所需输入数据较少,计算简便的同时效果也较好,适合工程应用[28、29]g a 、g b 、d a 、d b 为系数,通过有太阳辐射和日照时数观测的站点统计确定,采用周边气候特征相似的长期辐射站资料确定。
然后可应用到周边无太阳辐射观测的地区,计算太阳总辐射和直接辐射。
在应用以上模型计算辐射量时,是有限制条件的,该方案无法正确的反映海拔的变化对辐射的影响,因此对于大于1500m的山区,该方案的计算结果是有待验证的[29]。
也有研究[28]在利用日照百分率建立相关的同时,也引入了如云量、气温日较差、整层大气水汽可将水量、降水量等修正项,也能使反演效果有所提高,但存在相关系数不稳定的情况,因此更多的研究仍是采用结构简单、物理意义清晰的经典日照百分率模型。
是否可增加刘可群论文引用,不过是逐日辐射推算的。
刘可群,陈正洪,梁益同等.日太阳总辐射推算模型研究.中国农业气象,2008,29(1):16-19,41(2)物理反演法(本节要补充文献!)是指根据辐射传输理论计算地面太阳辐射量的方法,是当前国际上进行太阳能资源评估的较先进方法。