太陽能電池板發(fā)電量計(jì)算課程課件

太陽能電池板發(fā)電量計(jì)算課程課件第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四參數(shù)表示：輸入量：輸出量：第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四如圖1所示池板傾角

：太陽電池方陣平面與水平地面的夾角。太陽高度角

：太陽光線與其在地平面上投影之間的夾角，表示太陽高出水平面的角度。LHd如圖2所示赤緯角

：太陽直射點(diǎn)的緯度與赤道平面的夾角。第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四如圖2所示時(shí)角

：相對(duì)于圓弧QB，從天子午圈上的Q點(diǎn)起算（即從正午起算），順時(shí)針方向?yàn)檎?，逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)，即上午為負(fù)，下午為正。通常數(shù)值等于離正午的時(shí)間（小時(shí)）乘以15°。這里參與計(jì)算的時(shí)間為地方時(shí)間，若使用北京時(shí)間則還需先轉(zhuǎn)換為地方時(shí)間，轉(zhuǎn)換公式為：B地的地方時(shí)=北京時(shí)間±兩地經(jīng)度差×1/15（若B地位于北京的東側(cè)，計(jì)算時(shí)取“+”號(hào)，若B地位于北京西側(cè)，計(jì)算時(shí)取“-”號(hào)，可概括為“東加西減”）。第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四如圖3所示池板方位角

：方陣的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度）。如圖4所示太陽入射角

：太陽入射線與傾斜面法線之間的夾角。第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四說明

為了計(jì)算太陽能電池板的年發(fā)電量，先求出池板的日發(fā)電量；對(duì)一年內(nèi)每天的池板發(fā)電量求和，即可得出太陽能池板的年發(fā)電量。

為了計(jì)算太陽能電池板的日發(fā)電量，先求出池板的時(shí)均發(fā)電量。池板年發(fā)電量池板日發(fā)電量日均輻射量池板有效面積池板的投切第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四說明

首先利用RETScreen軟件提供的月平均每日斜面太陽輻射量數(shù)據(jù)，假設(shè)某個(gè)月份每一天的輻射量不變，得出該月的日均輻射值。

然后通過查資料得出求各種相關(guān)數(shù)據(jù)的公式和方法，計(jì)算出電池板陰影所占面積，得到池板有效面積。

再建立模型，可算出考慮陰影的情況下電池板的時(shí)發(fā)電量。

同時(shí)在考慮每小時(shí)電池板不同功率時(shí)的投切、池板轉(zhuǎn)換效率、線損、變流器效率等因素的情況下得出日發(fā)電量

日均輻射量池板有效面積池板的投切池板日發(fā)電量第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)例下面主要以一南海項(xiàng)目數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明。第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四①方位角

第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四①方位角

第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：池板最佳方位角為0°。

即池板最佳朝向?yàn)檎?。①方位?/p>

第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四②已知參數(shù)（1）1）太陽能電池板技術(shù)參數(shù)：

單板：1580mmX808mmX45mm；

轉(zhuǎn)換效率：0.15；

功率峰值：180Wp；

總數(shù)：2795個(gè)；2）池板布置：

每斜排單元四個(gè)池板，則

池板長度=808mmX4=3232mm，實(shí)際取3.3m；

陣列寬度=65m，一排40個(gè)斜排單元，160個(gè)池板；

陣列排數(shù)=18排；

池板間距=4.5m；

池板傾角=20°；第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四②已知參數(shù)（2）3）其他：

當(dāng)?shù)鼐暥?23.1°；

陣列峰值功率=500kW；

線損=0.01；

變流器損耗=0.03；第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四③池板日發(fā)電量計(jì)算池板日發(fā)電量的計(jì)算包括三部分：1）某天內(nèi)時(shí)均輻射量計(jì)算；2）考慮陰影影響的池板有效面積計(jì)算；3）變流器投切時(shí)間計(jì)算。以12.13為例，即天數(shù)n=347因?yàn)榕c劉陽的算法不一樣，并非每月選一個(gè)特征日，故而此處任意取一天都可以。第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四1、時(shí)均輻射量的計(jì)算1）月平均每日斜面太陽輻射量在RETScreen軟件中輸入所在地區(qū)、池板傾角及其他參數(shù)。

從表中讀出月平均每日斜面太陽輻射量數(shù)據(jù)。第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四關(guān)于冬季輻射量比較高的問題：原因是軟件中可能考慮到當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素的緣故，分析其他地區(qū)數(shù)據(jù)后認(rèn)為此數(shù)據(jù)可信。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四每日斜面太陽輻射量數(shù)據(jù)如下圖所示：月每日的太陽輻射-傾斜面度/平方米/日一月2.38二月1.91三月1.96四月2.34五月2.77六月3.06七月3.53八月4.03九月4.18十月4.19十一月3.60十二月3.30第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量

在RETScreen中所提供的傾斜面太陽輻射量（度/平方米/日）應(yīng)該為每月平均每日的總輻射量，假設(shè)某個(gè)月份每一天的輻射量不變，為該月的日總輻射值。

第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量

例：利用RETScreen軟件所提出的12月份月平均每日的太陽能輻射－傾斜面太陽輻射量做一天每時(shí)太陽輻射量的估算。

由RETScreen提供3.30度/平方米/日＝12月每天的地外輻射能量。

第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量日輻射曲線如圖所示：

——此圖引自《太陽能光伏系統(tǒng)概論》

第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量

已知一天內(nèi)太陽輻射量近似成正態(tài)分布曲線，時(shí)均輻射量的計(jì)算過程如下：首先，利用下式計(jì)算日出日落時(shí)間：

日出時(shí)間

日落時(shí)間（其中赤緯角

及日出日落計(jì)算見后面）

第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量

其次，令日出和日落時(shí)間分別為正態(tài)分布區(qū)間（a，b）的起始和結(jié)束值：=a，=b；=(b+a)/2,=(b-a)/6正態(tài)分布函數(shù)，且

，

第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2）建立正態(tài)分布模型，得出時(shí)均輻射量

根據(jù)假設(shè)，一天每一時(shí)刻的時(shí)均輻射值服從正態(tài)分布，概率密度為f(t)，則一天某一小時(shí)內(nèi)（8時(shí)）時(shí)均輻射量H(8)=日均輻射量*{f(7.5)到f(8.5)的積分}。

根據(jù)以上可求出時(shí)均輻射量

冬至日（12.13）上午8時(shí)，a==6.7，b==17.3可知=(6.7+17.3)/2=12，=(17.3-6.7)/6=1.76時(shí)均輻射量H(8)=3.3*=0.227度

返回第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2、面積計(jì)算1）參數(shù)計(jì)算：已知池板傾角=20°，當(dāng)?shù)鼐暥?23.1°，天數(shù)n=347，則可得：?赤緯角=23.1°?日出時(shí)間=6.7?日落時(shí)間=17.3當(dāng)上午8點(diǎn)時(shí)，即太陽時(shí)=8，有：?時(shí)角

?太陽高度角=15.67°

此處由于北京與廣東南海經(jīng)度相差不大（3.15°）,故換算過程忽略不計(jì)第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2、面積計(jì)算2）陰影面積計(jì)算：如圖，設(shè)陰影在斜面上長度為x，已知池板長度L=3.3，傾角

=20°,前后池板距離d=4.5m，已求出上午8點(diǎn)時(shí)刻太陽入射角=15.67°?？伤愠鰀’=d-L*cos=1.4m由圖可知：可得陰影長度x=得陰影面積比值=0.3793

LHd’x太陽光此處計(jì)算中的d均為d’第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2、面積計(jì)算2）陰影面積計(jì)算：依照以上計(jì)算方法，可得到下表（12.13）：(日出時(shí)間=6.7，日落時(shí)間=17.3，故只計(jì)算7點(diǎn)到17點(diǎn))

第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2、面積計(jì)算

太陽時(shí)時(shí)角太陽高度角陰影面積百分比7.0-75.003.780.77683807.5-67.509.830.53174768.0-60.0015.670.36830088.5-52.5021.230.25069769.0-45.0026.440.16196189.5-37.5031.210.093262010.0-30.0035.430.039847610.5-22.5038.95-0.000737511.0-15.0041.62-0.029568511.5-7.5043.29-0.046920812.00.0043.87-0.052727312.57.5043.29-0.046920813.015.0041.62-0.029568513.522.5038.95-0.000737514.030.0035.430.039847614.537.5031.210.093262015.045.0026.440.161961815.552.5021.230.250697616.060.0015.670.368300816.567.509.830.531747617.075.003.780.7768380注：對(duì)于圖表中的數(shù)據(jù)，當(dāng)陰影面積百分百小于零時(shí)，此時(shí)池板處于無陰影遮擋狀態(tài)，陰影面積百分百計(jì)為零。第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四2、面積計(jì)算2）陰影面積計(jì)算：

實(shí)際上，池板的有效面積（除去陰影的面積）每一分鐘都會(huì)有所變化，在實(shí)際計(jì)算中采用算術(shù)平均法計(jì)算。

例如某日早晨8時(shí)的有效面積S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2;其中第一排的池板有效面積不受影響。計(jì)算過程如下：

已知池板長度L=3.3m,陣列寬度W=65m，陣列排數(shù)R=18排，可算得：

池板實(shí)際總面積=65*3.3*18=3861m2

池板總有效面積S(7.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.5317476)=1922m2S(8.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.2506976)=2947m2S(8)=S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2=2434m2

返回第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四3、池板輸出電能（每小時(shí)）池板輸出電能（每小時(shí)）已知池板轉(zhuǎn)換效率

=0.15，由已求數(shù)據(jù)知：12.13日8時(shí)池板輸出電能P=0.15*0.227*2434=82.7164kw

第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四4、池板投切判斷

當(dāng)池板每小時(shí)輸出電能低于陣列峰值功率=500kW的10%時(shí)，切除變流器，即此時(shí)池板輸出電量為零。

即將池板輸出電能（每小時(shí)）P與500*10%相比，若P<500*10%=50KW時(shí)，將該小時(shí)輸出電量計(jì)為零。

第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四5、日發(fā)電量計(jì)算

將24個(gè)小時(shí)的發(fā)電量加起來即得日發(fā)電量。

計(jì)算一天內(nèi)每小時(shí)的發(fā)電量，以及某天全天發(fā)電量。for循環(huán)內(nèi)部計(jì)算一天24小時(shí)，每個(gè)小時(shí)的發(fā)電量，外部求和即得到一天的發(fā)電量。

第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四池板12.13日發(fā)電量計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示故12.13這天，日發(fā)電量P==1529.395kW

太陽時(shí)時(shí)角太陽高度角陰影面積百分比池板有效面積（m2）斜面輻射照度（W/㎡)遮擋時(shí)池板時(shí)輻射量（kW）遮擋池板發(fā)電量（kW·h）7-753.780.5722241774.3860.193705343.707351.55618-6015.670.3912232434.4070.33196808.1267121.2199-4526.440.1583573283.550.290667954.42143.16310-3035.430.0330083740.6350.2949551103.32165.49811-1541.62038610.3093221194.293179.14412043.87038610.3150511216.413182.462131541.62038610.3118071203.887180.583143035.430.0466313690.960.3048481125.18168.777154526.440.171983233.8760.306819992.2133148.832166015.670.3912232434.4070.356142866.9933130.04917753.780.2658742891.4910.133983387.409358.1114第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四④年發(fā)電量計(jì)算將365天的發(fā)電量加起來即得年發(fā)電量（不計(jì)損耗）。即P1==49.7425萬kW.h在LabView軟件中用for循環(huán)內(nèi)部自動(dòng)計(jì)算一年內(nèi)每天的發(fā)電量，外部求和即可算出一年內(nèi)發(fā)電量，除去線損和變流器損耗即是光伏陣列實(shí)際并網(wǎng)電量。

第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四④年發(fā)電量計(jì)算

已知線損

=0.01變流器損耗

=0.03

可得由變流器發(fā)出的發(fā)電量：

除去線損的發(fā)電量： P2=P1*(1-)=49.7425*(1-0.01)=49.2451

實(shí)際輸出的發(fā)電量（除去變流器損耗） =P1*(1-)*(1-) =49.7425*(1-0.01)(1-0.03)=47.7677

第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四⑤項(xiàng)目預(yù)期年發(fā)電量與該軟件計(jì)算結(jié)果比較：

項(xiàng)目預(yù)期發(fā)電量：52.1666萬kW.h；

軟件計(jì)算結(jié)果：47.7677萬kW.h；

誤差：8.43%

若不考慮陰影實(shí)際發(fā)電：57.3602萬kW.h

陰影損失電量：16.72%

第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期四總結(jié)

主要是解決太陽能池板發(fā)電量計(jì)算（考慮池板陰影、傾角和方位角）的問題。1、計(jì)算中的假設(shè)：1）每個(gè)小時(shí)輻射量的計(jì)算，假設(shè)某個(gè)月份每一天的輻射量不變，等于該月的月平均每日斜面太陽輻射量。2）假設(shè)一天