太陽能電池板發(fā)電量計算課程課件

太陽能池板年發(fā)電量的計算——考慮池板傾角、方位角和陰影的影響參數(shù)表示：輸入量：輸出量：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

：太陽直射點的緯度與赤道平面的夾角。如圖2所示時角

：相對于圓弧QB，從天子午圈上的Q點起算（即從正午起算），順時針方向為正，逆時針方向為負，即上午為負，下午為正。通常數(shù)值等于離正午的時間（小時）乘以15°。這里參與計算的時間為地方時間，若使用北京時間則還需先轉(zhuǎn)換為地方時間，轉(zhuǎn)換公式為：B地的地方時=北京時間±兩地經(jīng)度差×1/15（若B地位于北京的東側(cè)，計算時取“+”號，若B地位于北京西側(cè)，計算時取“-”號，可概括為“東加西減”）。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。說明

為了計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。

為了計算太陽能電池板的日發(fā)電量，先求出池板的時均發(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發(fā)電量。

同時在考慮每小時電池板不同功率時的投切、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)電量實例下面主要以一南海項目數(shù)據(jù)為例進行說明。①方位角

①方位角

結(jié)論：池板最佳方位角為0°。

即池板最佳朝向為正南。①方位角

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；2）池板布置：

每斜排單元四個池板，則

池板長度=808mmX4=3232mm，實際取3.3m；

陣列寬度=65m，一排40個斜排單元，160個池板；

陣列排數(shù)=18排；

池板間距=4.5m；

池板傾角=20°；②已知參數(shù)（2）3）其他：

當?shù)鼐暥?23.1°；

陣列峰值功率=500kW；

線損=0.01；

變流器損耗=0.03；③池板日發(fā)電量計算池板日發(fā)電量的計算包括三部分：1）某天內(nèi)時均輻射量計算；2）考慮陰影影響的池板有效面積計算；3）變流器投切時間計算。以12.13為例，即天數(shù)n=347因為與劉陽的算法不一樣，并非每月選一個特征日，故而此處任意取一天都可以。1、時均輻射量的計算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)。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?shù)貧夂驐l件等因素的緣故，分析其他地區(qū)數(shù)據(jù)后認為此數(shù)據(jù)可信。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3.302）建立正態(tài)分布模型，得出時均輻射量

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)某個月份每一天的輻射量不變，為該月的日總輻射值。

2）建立正態(tài)分布模型，得出時均輻射量

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。

2）建立正態(tài)分布模型，得出時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》

2）建三立正三態(tài)分三布模三型，三得出三時均三輻射三量已知三一天三內(nèi)太三陽輻三射量三近似三成正三態(tài)分三布曲三線，三時均三輻射三量的三計算三過程三如下三：首先三，利三用下三式計三算日三出日三落時三間：日出三時間日落三時間（其三中赤三緯角及日三出日三落計三算見三后面三）2）建三立正三態(tài)分三布模三型，三得出三時均三輻射三量其次三，令三日出三和日三落時三間分三別為三正態(tài)三分布三區(qū)間三（a，b）的三起始三和結(jié)三束值三：=a，=b；=(三b+三a)三/2三,三=(三b-三a)三/6正態(tài)三分布三函數(shù)，且，2）建三立正三態(tài)分三布模三型，三得出三時均三輻射三量根據(jù)三假設(shè)三，一三天每三一時三刻的三時均三輻射三值服三從正三態(tài)分三布，三概率三密度三為f(三t)，則一三天某三一小三時內(nèi)三（8時）三時均三輻射三量H(三8)三=日均三輻射三量*{f三(7三.5三)到f(三8.三5)的積三分}。根據(jù)三以上三可求三出時三均輻三射量冬至三日（12三.1三3）上三午8時，a=三=三6.三7，b=三=1三7.三3可知=(三6.三7+三17三.3三)/三2=三12，=(三17三.3三-6三.7三)/三6=三1.三76時均三輻射三量H(三8)三=3三.3三*三=三0.三22三7度返回2、面積三計算1）參三數(shù)計三算：已知三池板三傾角=2三0°，當三地緯三度=2三3.三1°，天三數(shù)n=三34三7，則三可得三：?赤緯三角=2三3.三1°?日出三時間=6三.7?日落三時間=1三7.三3當上三午8點時三，即三太陽三時=8，有三：?時角?太陽三高度三角=1三5.三67三°此處三由于三北京三與廣東三南海三經(jīng)度三相差不大三（3.三15三°）,故換三算過三程忽三略不計2、面積三計算2）陰三影面三積計三算：如圖三，設(shè)三陰影三在斜三面上三長度三為x，已三知池三板長三度L=三3三.3，傾三角=2三0°三,前后三池板三距離d=三4.三5m，已三求出三上午8點時三刻太三陽入三射角=1三5.三67三°?？扇愠鰀’三=d三-L三*c三os三=三1.三4m由圖三可知三：可得三陰影三長度x三=得陰三影面三積比三值=0三.3三79三3LHd’x太陽光此處三計算三中的d均為d’2、面積三計算2）陰三影面三積計三算：依照三以上三計算三方法三，可三得到三下表三（12三.1三3）：(日出三時間=6三.7，日三落時三間=1三7.三3，故三只計三算7點到17點)2、面積三計算太陽時時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：三對于三圖表三中的三數(shù)據(jù)三，當三陰影三面積三百分三百小三于零三時，此時三池板三處于三無陰三影遮三擋狀三態(tài)，三陰影三面積三百分三百計三為零三。2、面積三計算2）陰三影面三積計三算：實際三上，三池板三的有三效面三積（三除去三陰影三的面三積）三每一三分鐘三都會三有所三變化三，在三實際三計算三中采三用算術(shù)三平均三法計算三。例如三某日三早晨8時的三有效三面積S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三;其中三第一三排的三池板三有效三面積三不受三影響三。計三算過三程如三下：已知三池板三長度L=三3.三3m三,陣列三寬度W=三65三m，陣三列排三數(shù)R=三18排，三可算三得：池板三實際三總面三積=6三5*三3.三3*三18三=3三86三1m三2池板三總有三效面三積S(三7.三5)三=三65三*3三.3三+6三5*三3.三3*三(1三8-三1)三*(三1-三0.三53三17三47三6)三=1三92三2m三2S(三8.三5)三=三65三*3三.3三+三65三*3三.3三*(三18三-1三)*三(1三-0三.2三50三69三76三)=三2三94三7m三2S(三8)三=三S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三=2三43三4m三2返回3、池板三輸出三電能三（每三小時三）池板三輸出三電能三（每三小時三）已知池板三轉(zhuǎn)換三效率=0三.1三5，由三已求三數(shù)據(jù)三知：12三.1三3日8時池三板輸三出電三能P=三0.三15三*0三.2三27三*2三43三4=三82三.7三16三4k三w4、池板三投切三判斷當池三板每三小時三輸出三電能低于陣列三峰值三功率=5三00三kW的10三%時，三切除三變流三器，三即此時三池板三輸出三電量三為零。即將三池板三輸出三電能三（每三小時三）P與50三0*三10三%相比三，若P<三50三0*三10三%=三50三KW時，三將該三小時三輸出三電量三計為三零。5、日發(fā)三電量三計算將24個小三時的三發(fā)電三量加三起來三即得日發(fā)三電量。計算三一天三內(nèi)每三小時三的發(fā)三電量三，以三及某三天全三天發(fā)三電量三。fo三r循環(huán)內(nèi)部三計算三一天24小時三，每三個小三時的三發(fā)電三量，三外部三求和三即得三到一三天的三發(fā)電三量。池板12三.1三3日發(fā)三電量三計算三數(shù)據(jù)三如下三表所三示故12三.1三3這天三，日三發(fā)電三量P=三=1三52三9.三39三5k三W太陽時時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/㎡)遮擋時池板時輻射量（kW）遮擋池板發(fā)電量（kW·h）7-753.780.5722241774.3860.193705343.707351.55618-6015.670.3912232434.4070.33196808.1267121.2199-4526.440.1583573283.550.290667954.42143.16310-3035.430.0330083740.6350.2949551103.32165.49811-1541.62038610.3093221194.293179.14412043.87038610.3150511216.413182.462131541.62038610.3118071203.887180.583143035.430.0466313690.960.3048481125.18168.777154526.440.171983233.8760.306819992.2133148.832166015.670.3912232434.4070.356142866.9933130.04917753.780.2658742891.4910.133983387.409358.1114④年發(fā)三電量三計算將36三5天的三發(fā)電三量加三起來三即得三年發(fā)三電量三（不三計損三耗）三。即P1三=三=4三9.三74三25萬kW三.h在La三bV三ie三w軟件三中用fo三r循環(huán)內(nèi)部三自動三計算三一年三內(nèi)每三天的三發(fā)電三量，三外部三求和三即可三算出三一年三內(nèi)發(fā)三電量三，除三去線三損和三變流三器損三耗即三是光三伏陣三列實三際并三網(wǎng)電三量。④年發(fā)三電量三計算已知線損=0三.0三1變流三器損三耗=0三.0三3可得三由變?nèi)髌魅l(fā)出三的發(fā)三電量三：除去三線損三的發(fā)三電量三：P2三=P三1*三(1三-三)三=4三9.三74三25三*(三1-三0.三01三)=三49三.2三45三1實際三輸出三的發(fā)三電量（除三去變?nèi)髌魅龘p耗三）=P三1*三(1三-三)三*(三1-三)=4三9.三74三25三*(三1-三0.三01三)(三1-三0.三03三)=三47三.7三67三7⑤項目三預期三年發(fā)三電量三與該三軟件三計算三結(jié)果三比較：項目三預期三發(fā)電三量：52三.1三66三6萬kW三.h；軟件三計算三結(jié)果三：47三.7三67三7萬kW三.h；誤差三：8.三43三%若不三考慮三陰影三實際三發(fā)電三：57三.3三60三2萬kW三.h陰影三損失三電量三：16三.7三2%總結(jié)主要三是解三決太三陽能三池板三發(fā)電三量計三算（三考慮三池板三陰影三、傾三角和三方位三角）三的問三題。1、計算三中的三假設(shè)三：1）每個三小時三輻射三量的計三算，三假設(shè)三某個三月份三每一三天的三輻射三量不三變，三等于三該月三的月三平均三每日三斜面三太陽三輻射三量。2）假三設(shè)一三天每三一時三刻的三時均三輻射三值服三從正態(tài)三分布，概三率密三度為f(三t)，則三一天三某一三小時三內(nèi)（8時）三時均三輻射三量H(三8)三=日均三輻射三量*f(三7.三5)到f(三8.三5)的積三分。3）池三板的三有效三面積三（除三去陰三影的三面積三）每三一分三鐘都三會有三所變?nèi)?，三實際三計算三采用算術(shù)三平均三法計算三。例三如某三日早三晨8時的三有效三面積S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三;其中三第一三排的三池板三有效三面積三不受三影