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太阳能电池组件的方位角和倾斜角如何选定


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熟悉光伏行业的人都知道光伏电站的发电效率和太阳能光照资 源有很大的关系, 但是可能很多人不知道太阳能电池组件的摆放位置 和倾斜角度也是影响光伏电站发电效率的重要因素, 今天了太阳库小 编给大家讲讲太阳能电池组件的方位角和倾斜角如何选定。 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。

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方位角=(一天中负荷的峰值时刻(24 小时制)-12)×15+(经度 -116) 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。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附近。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。

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太阳能电池组件的方位角与倾斜角选定是太阳能光伏系统设计 时最重要的因素之一。所谓方位角一般是指东西南北方向的角度。对 于太阳能光伏系统来说,方位角以正南为 0°,由南向东向北为负角 度, 由南向本向北为下角度, 如太阳在下东方向时, 方位角为-90°, 在正西方时方位角为 90°。 方位角决定了阳光的入射方向, 决定了各个方向的山坡或不同朝 向的建筑物的采光状况。 倾斜角是地平面(水平面)与太阳能电池组件 之间的夹角。倾斜角为 0°时表示太阳能电池组件为水平设置,倾斜 角为 90°时表示太阳能电池组件为垂直设置。 3.太阳能电池方位角的选择 在我国,太阳能电池的方位角一般都选择正南方向,以使太阳能 电池单位容量的发电量最大。如果受太阳能电池设置场所如屋顶、土 坡、山地、建筑物结构及阴影等的限制时,则应考虑与它们的方位角 一到,以求充分利用现有的地形和有效面积,并尽量避开周围建、构 筑物或树木等产生的阴影。 只要在正南±20°之内,都不会对发电量有太大影响,条件允许 的话,应尽可能偏西南 20°之内,使太阳能发电量的峰值出现在中 午稍过后某时,这样有利冬季多发电。有些太阳能光伏建筑一体化发 电系统设计时,当正南方向太阳能电池铺设面积不够大时,也可将太 阳能电池铺设在正东、正西方向。

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4.太阳能电池倾斜角的选择 最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大, 而冬季和夏 季发电量差异尽可能小时的倾斜角。 一般取当地纬度或当地纬度加上 几度做为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。 当然如果能够采用计算 机辅助设计软件,可以进行太阳能倾斜角的优化计算,使两者能够兼 顾就更好了,这对于高纬度地区尤为重要。 高纬度地区的冬季和夏季水平面太阳辐射量差异非常大, 例如我 国黑龙江省相差约 5 倍。如果按照水平面辐射量参数时行设计,则蓄 电池冬季存储量过大,造成蓄电池的设计容量和投资都加大。选择了 最佳倾斜角,太阳能电池面上冬季和夏季辐射量之差变小,蓄电池的 容量也可以减少,求得一个均衡,使系统造价降低,设计更为合理。 不同类型的太阳能光伏发电系统, 其最佳安装倾斜角是有所不同 的。 例如光控太阳能路灯照明系统等季节性负载供电的光伏发电系统, 这类负载的工作时间随着季节而变化, 其特点是以自然光线的来决定 负载每天工作时间的长短。 冬天时日照时间短, 太阳能辐射能量小, 而夜间负载工作时间长, 耗电量大。因此系统设计时要考虑照顾冬天,按冬天时能得到最大发 电量的倾斜角确定,其倾斜角应该比当地纬度角度大一些。而对于主 要为光伏水泵、制冷空调等夏季负载供电的光伏系统,则应考虑为夏 季负载提供最大发电量,其倾斜角应该比当地纬度的角度小一些。


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