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太阳能电池组件受方位角及倾角影响的发电量规律

技术资料:方位角及倾斜角对太阳能电池板发电量的影响

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。方阵设置场所受到很多条件的制约,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、建设目的等很多 因素都有关系。 假如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,希看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,并希看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。特别是在倾斜角大于 50°~60°以后,日射量急剧下降,直至到最后的垂直放置时,发 电量下降到最小。方阵从垂直放置到 10°~20°的倾斜放置都 有实际的例子。对于方位角不为 0°度的情况,斜面日射量的值 普遍偏低,最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度四周。 以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系,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,在计算发电量时,是在方阵面完全没有阴影的条件下得到的。因此,假如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,在方阵四周有建筑物及山峰等物体时,太阳出来后,建筑物及山的四周会存在阴影,因此在选择敷设方阵的地方时应尽量 避开阴影。假如实在无法躲开,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,假如 方阵是前后放置时,后面的方阵与前面的方阵之间间隔接近后,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,由于,那一天的阴影最长。例如方阵的上边沿的高度为 h1,下边沿的高度为 h2,则: 方阵之间的间隔 a = (h1-h2)×R。当纬度较高时,方阵之间的间隔加大,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间隔加大。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 差使方阵之间的间隔调整到最小。 具 体的太阳电池方阵设计,在公道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。

一般为当地维度加 5 度


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