太陽能電池板安裝角度怎樣計算

1、太陽能電池板方陣安裝角度怎樣計算由于太陽能是一種清潔的能源，它的應用正在世界范圍內快速地增長。利用太陽光發(fā)電 就是一種使用太陽能的方式，可是目前建設一個太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本還是較高的，從我國現(xiàn)階段的太陽 能發(fā)電成本來看，其花費在太陽電池組件的費用大約為6070%,因此，為了更加充分有效地利用太陽能，如何選取太陽電池方陣的方位角與傾斜角是一個十分重要的問題。1. 方位角太陽電池方陣的方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設定為負角度，向 西偏設定為正角度）。一般情況下，方陣朝向正南（即方陣垂直面與正南的夾角為0°）時，太陽電池發(fā)電量是最大的。在偏離正南（北半球）30°度

2、時，方陣的發(fā)電量將減少約10%15%;在偏離正南（北半球）60。時，方陣的發(fā)電量將減少約20%30%。但是，在晴朗的夏天，太陽輻射能量的最大時刻是在中午稍后，因此方陣的方位稍微向西偏一些時，在午后時刻可獲得最大發(fā)電功率。在不同的季節(jié)，太陽電池 方陣的方位稍微向東或西一些都有獲得發(fā)電量最大的時候。方陣設置場所受到許多條件的制約，例如，在 地面上設置時土地的方位角、在屋頂上設置時屋頂的方位角，或者是為了躲避太陽陰影時的方位角，以及 布置規(guī)劃、發(fā)電效率、設計規(guī)劃、建設目的等許多因素都有關系。如果要將方位角調整到在一天中負荷的峰值時刻與發(fā)電峰值時刻一致時，請參考下述的公式。至于并網發(fā)電的場合，希望綜合

3、考慮以上各方面 的情況來選定方位角。方位角 =（一天中負荷的峰值時刻 （24小時制）一12）X15 +（經度一116） 10月 9 日北京的太陽電池方陣處于不同方位角時，日射量與時間推移的關系曲線。在不同的季節(jié)，各個方位 的日射量峰值產生時刻是不一樣的。2. 傾斜角傾斜角是太陽電池方陣平面與水平地面的夾角，并希望此夾角是方陣一年中發(fā)電量為最 大時的最佳傾斜角度。 一年中的最佳傾斜角與當地的地理緯度有關， 當緯度較高時，相應的傾斜角也大。 但是，和方位角一樣，在設計中也要考慮到屋頂的傾斜角及積雪滑落的傾斜角（斜率大于50%-60%）等方面的限制條件。 對于積雪滑落的傾斜角， 即使在積雪期發(fā)電量少

4、而年總發(fā)電量也存在增加的情況， 因此， 特別是在并網發(fā)電的系統(tǒng)中，并不一定優(yōu)先考慮積雪的滑落，此外，還要進一步考慮其它因素。對于正南（方位角為 0°度），傾斜角從水平（傾斜角為 0°度）開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時，其日射量不斷 增加直到最大值，然后再增加傾斜角其日射量不斷減少。特別是在傾斜角大于50。60。以后，日射量急10°20°的傾斜放置都有實劇下降，直至到最后的垂直放置時，發(fā)電量下降到最小。方陣從垂直放置到 際的例子。對于方位角不為 0°度的情況，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在與水平面接近 的傾斜角度附近。 以上所述為方位角

5、、傾斜角與發(fā)電量之間的關系，對于具體設計某一個方陣的方位角 和傾斜角還應綜合地進一步同實際情況結合起來考慮。3. 陰影對發(fā)電量的影響 一般情況下，我們在計算發(fā)電量時，是在方陣面完全沒有陰影的前提下得到的。因此，如果太陽電池不能被日光直接照到時，那么只有散射光用來發(fā)電，此時的發(fā)電量比無陰影的要減少約 10%20%。針對這種情況，我們要對理論計算值進行校正。通常，在方陣周圍有建筑物及山峰等物體時，太陽出來后，建筑物及山的周圍會存在陰影，因此在選擇敷設方陣的地方時應 盡量避開陰影。如果實在無法躲開，也應從太陽電池的接線方法上進行解決，使陰影對發(fā)電量的影響降低 到最低程度。 另外，如果方陣是前后放置時

6、，后面的方陣與前面的方陣之間距離接近后，前邊方陣的陰影會對后邊方陣的發(fā)電量產生影響。有一個高為L1的竹竿，其南北方向的陰影長度為 L2,太陽高度(仰角)為A,在方位角為B時，假設陰影的倍率為 R,則：R =L2/L1= ctgA XcosB此式應按冬至那一天進行計算，因為，那一天的陰影最長。例如方陣的上邊緣的高度為hi,下邊緣的高度為h2,則：方陣之間的距離 a =(h1-h2)x R當緯度較高時，方陣之間的距離加大，相應地設置場所的面積也會增加。對于有防積雪措施的方陣來說，其傾斜角度大，因此使方陣的高度增大，為避免陰影的影響， 相應地也會使方陣之間的距離加大。通常在排布方陣陣列時，應分別選取

7、每一個方陣的構造尺寸，將其高 度調整到合適值，從而利用其高度差使方陣之間的距離調整到最小。具體的太陽電池方陣設計，在合理確定方位角與傾斜角的同時，還應進行全面的考慮，才能使方陣達到最佳狀態(tài)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理光伏系統(tǒng)設計1 引言經過光伏工作者們堅持不懈的努力，太陽能電池的生產技術不斷得到提高，并且日益廣泛地應用于各 個領域。特別是郵電通信方面，由于近年來通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，對通信電源的要求也越來越高，所以穩(wěn) 定可靠的太陽能電源被廣泛使用于通信領域。而如何根據各地區(qū)太陽能輻射條件，來設計出既經濟而又可靠的光伏電源系統(tǒng)，這是眾多專家學者研究已久的課題，而且已有許多卓越的研究成果，為我國光伏事業(yè)的發(fā)

8、展奠定了堅實的基礎。筆者在學習各專家的設計方法時發(fā)現(xiàn)，這些設計僅考慮了蓄電池的自維持時間（即最長連續(xù)陰雨天），而沒有考慮到虧電后的蓄電池最短恢復時間（即兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數）。這個問題尤其在我國南方地區(qū)應引起高度重視，因為我國南方地區(qū)陰雨天既長又多，而對于 方便適用的獨立光伏電源系統(tǒng)，由于沒有應急的其他電源保護備用，所以應該將此問題納入設計中一起考 慮。本文綜合以往各設計方法的優(yōu)點，結合筆者多年來實際從事光伏電源系統(tǒng)設計工作的經驗，引入兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數作為設計的依據之一， 并綜合考慮了各種影響太陽能輻射條件的因素， 提出了太陽能電池、蓄電池容量的計算公式，及

9、相關設計方法。2影響設計的諸多因素太陽照在地面太陽能電池方陣上的輻射光的光譜、光強受到大氣層厚度（即大氣質量）、地理位置、 所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響，其能量在一日、一月和一年內都有很大的變化，甚至各年之間 的每年總輻射量也有較大的差別。太陽能電池方陣的光電轉換效率，受到電池本身的溫度、太陽光強和蓄電池電壓浮動的影響，而這三 者在一天內都會發(fā)生變化，所以太陽能電池方陣的光電轉換效率也是變量。蓄電池組也是工作在浮充電狀態(tài)下的，其電壓隨方陣發(fā)電量和負載用電量的變化而變化。蓄電池提供 的能量還受環(huán)境溫度的影響。太陽能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用的元器件的性

10、能、質量 等也關系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。負載的用電情況，也視用途而定，如通信中繼站、無人氣象站等，有固定的設備耗電量。而有些設備 如燈塔、航標燈、民用照明及生活用電等設備，用電量是經常有變化的。設計者的任務是：在太陽能電池方陣所處的環(huán)境條件下（即現(xiàn)場的地理位置、太陽輻射能、氣候、氣 象、地形和地物等），設計的太陽能電池方陣及蓄電池電源系統(tǒng)既要講究經濟效益，又要保證系統(tǒng)的高可 靠性。某特定地點的太陽輻射能量數據，以氣象臺提供的資料為依據，供設計太陽能電池方陣用。這些氣象 數據需取積累幾年甚至幾十年的平均值。地球上各地區(qū)受太陽光照射及輻射能變化的周期為一天24h。處在某一地區(qū)的太陽

11、能電池方陣的發(fā)電量也有 24h 的周期性的變化，其規(guī)律與太陽照在該地區(qū)輻射的變化規(guī)律相同。但是天氣的變化將影響方陣 的發(fā)電量。如果有幾天連續(xù)陰雨天，方陣就幾乎不能發(fā)電，只能靠蓄電池來供電，而蓄電池深度放電后又 需盡快地將其補充好。設計者多數以氣象臺提供的太陽每天總的輻射能量或每年的日照時數的平均值作為 設計的主要數據。由于一個地區(qū)各年的數據不相同，為可靠起見應取近十年內的最小數據。根據負載的耗 電情況，在日照和無日照時，均需用蓄電池供電。氣象臺提供的太陽能總輻射量或總日照時數對決定蓄電 池的容量大小是不可缺少的數據。對太陽能電池方陣而言， 負載應包括系統(tǒng)中所有耗電裝置（除用電器外還有蓄電池及線

12、路、 控制器等） 的耗量。方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數量有關，串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電壓，并聯(lián)是為了獲得所需 要的工作電流，適當數量的組件經過串并聯(lián)即組成所需要的太陽能電池方陣。3 蓄電池組容量設計 太陽能電池電源系統(tǒng)的儲能裝置主要是蓄電池。與太陽能電池方陣配套的蓄電池通常工作在浮充狀態(tài) 下，其電壓隨方陣發(fā)電量和負載用電量的變化而變化。它的容量比負載所需的電量大得多。蓄電池提供的 能量還受環(huán)境溫度的影響。為了與太陽能電池匹配，要求蓄電池工作壽命長且維護簡單。（1）蓄電池的選用 能夠和太陽能電池配套使用的蓄電池種類很多，目前廣泛采用的有鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。

13、國內目前主要使用鉛酸免維護蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環(huán)境 較少污染的特點，很適合用于性能可靠的太陽能電源系統(tǒng)，特別是無人值守的工作站。普通鉛酸蓄電池由 于需要經常維護及其環(huán)境污染較大，所以主要適于有維護能力或低檔場合使用。堿性鎳鎘蓄電池雖然有較 好的低溫、過充、過放性能，但由于其價格較高，僅適用于較為特殊的場合。（2）蓄電池組容量的計算 蓄電池的容量對保證連續(xù)供電是很重要的。在一年內，方陣發(fā)電量各月份有很大差別。方陣的發(fā)電量在不能滿足用電需要的月份，要靠蓄電池的電能給以補足；在超過用電需要的月份，是靠蓄電池將多余的 電能儲存起來。所以方陣發(fā)電量的不足和過剩值，是確定蓄電池容量的依據

14、之一。同樣，連續(xù)陰雨天期間 的負載用電也必須從蓄電池取得。所以，這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因素之一。因此，蓄電池的容量 BC計算公式為：BC=AQLXNLTO/ CCAh式中：A為安全系數，取之間；QL為負載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時數；NL為最長連續(xù)陰雨天數；TO為溫度修正系數，一般在 0C以上取1 , - 10C以上取，10C以下??；CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取，堿性鎳鎘蓄電池取。4太陽能電池方陣設計（1 ）太陽能電池組件串聯(lián)數 Ns將太陽能電池組件按一定數目串聯(lián)起來，就可獲得所需要的工作電壓，但是，太陽能電池組件的串聯(lián)數必 須適當。串聯(lián)數太少，串聯(lián)電壓低于蓄

15、電池浮充電壓，方陣就不能對蓄電池充電。如果串聯(lián)數太多使輸出 電壓遠高于浮充電壓時，充電電流也不會有明顯的增加。因此，只有當太陽能電池組件的串聯(lián)電壓等于合 適的浮充電壓時，才能達到最佳的充電狀態(tài)。計算方法如下：Ns=UR/Uoc=（UfUDUc）/Uoc（2）式中：UR為太陽能電池方陣輸出最小電壓；Uoc為太陽能電池組件的最佳工作電壓；Uf 為蓄電池浮充電壓；UD為二極管壓降，一般??；UC為其它因數引起的壓降。表 1 我國主要城市的輻射參數表 ：城市緯度日輻射量Ht最佳傾角 op斜面日輻射量修正系數 Kop哈爾濱12703315838長陽13793北京152614180

16、35天和浩特16574320075太魯木齊144641216594西寧16777119617川16553219615西安127811412952上海12760+ 313691南京13099+ 514207合肥12525+ 913299杭州11668+ 312372南昌13094+ 213714福州12001+ 412451濟南14043+ 615994鄭州13332+ 714558武漢13201+ 713707長沙11377+ 611589廣州12110一712702?？?3835+ 1213510-南寧12515+

17、 512734成都10392+ 210304貴陽10327+ 810235昆明14194一815333拉薩21301一824151蓄電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數有關，應等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池數。( 2)太陽能電池組件并聯(lián)數 Np在確定NP之前，我們先確定其相關量的計算方法。 將太陽能電池方陣安裝地點的太陽能日輻射量Ht，轉換成在標準光強下的平均日輻射時數(日輻射量參見表 1)：H=Htx/ 10000h (3)式中：/ 10000 ( hm2/kJ)為將日輻射量換算為標準光強(1000W/m2下的平均日輻射時數的系數。 太陽能電池組件日發(fā)電量 QpQp=

18、locX HX KopX CzAh 式中： Ioc 為太陽能電池組件最佳工作電流；Kop為斜面修正系數(參照表 1);Cz為修正系數，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取。 兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數Nw,此數據為本設計之獨特之處，主要考慮要在此段時間內將虧損的蓄電池電量補充起來，需補充的蓄電池容量 Bcb 為：Bcb=AX QLX NLAh(5) 太陽能電池組件并聯(lián)數 Np的計算方法為：Np=( BcbNwX QL) / (QpX Nw) (6) 式( 6)的表達意為：并聯(lián)的太陽能電池組組數，在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數內所發(fā)電量，不僅 供負載使用，還需補足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內所虧損電量。(3) 太陽能電池方陣的功率計算根據太陽能電池組件的串并聯(lián)數，即可得出所需太陽能電池方陣的功率P：P=PO<Ns