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光伏太阳能支架安装技巧
光伏太阳能支架安装技巧
之前我们讲过了 光伏太阳能支架 整个架身的安装方法和技巧，在 光伏太阳能支架安装 之前我们要确定好光伏 太阳能支架 的朝向的角度，下面我们来看一篇讲解《独立光伏系统倾角计算研究》的文章。这里面详细介绍了太阳能光伏支架安装朝向的问题。
1 、 前言
太阳能电池阵列是一种能够吸收太阳光并将其转化为电流的半导体装置。为了更加充分有效的利用太阳能，如何选取太阳能电池板的方位角和倾斜角是一个十分重要的课题。
按照不同的使用情况，阵列倾角有着不同的要求。对于并网系统及极少数应用领域，希望方阵全年接受到的辐射量大，因而可取方阵倾角接近于当地纬度，而对于应用广的独立光优系统，则有其特殊的要求。
本文以在北京这座城市安装太阳能电池板为案例，对其安装角度进行计算，并通过计算机仿真，得出其组合角度。
2 、 方位角的确定
对于全天无阴影遮盖的太阳能电池阵列，如果其倾角固定，则必然存在一个能够独得全天太阳总辐射能的朝向，即方位角。由于太阳总辐射中的散射部分与阵列朝向无关，所以只需要考虑阵列上太阳直射辐射强度随阵列面朝向的变化即可。由文献可知投射到某一阴影遮盖的全天太阳能直射辐射能量 ED 的计算公式如下：
其中 ts2 —当地太阳时日出时间 ts1 —当地太阳时日出时间 CN —大气透明系数，随地区而异 α—太阳高度角β—阵列倾角 Zz —太阳方位角 Zc —阵列正向与正南向的夹角
A 、 B 的逐月数据见表 1 。
表 1 A 、 B 的逐月数值 [2]
|
月份 |
A |
B |
月份 |
A |
B |
|
1 |
1.230 |
0.142 |
7 |
1.085 |
0.207 |
|
2 |
1.213 |
0.144 |
8 |
1.107 |
0.201 |
|
3 |
1.186 |
0.156 |
9 |
1.152 |
0.177 |
|
4 |
1.135 |
0.180 |
10 |
1.192 |
0.160 |
|
5 |
1.104 |
0.196 |
11 |
1.220 |
0.149 |
|
6 |
1.088 |
0.205 |
12 |
1.233 |
0.142 |
假设该计算日内天空云况恒定，即 CN 值不变，为了求 Zc ，我们将 ED 对 Zc 求导得：因为所以我们可将积分变量由 ts 转化成太阳时角 H ，得到：
式中， H1 为日出时间对应的太阳时角； H2 为日落时间对应的太阳时角。令， 根据太阳时及太阳时角的定义，式中的积分区间 [H 1 ,H 2 ] 关于原点对称，太阳方位角的余弦函数 cosZc 是太阳时角 H 的偶函数 [4] ；正弦 sinZ s 是太阳时角 H 的奇函数 [3] ，因此 的为 0
在确定阵列以后，还有另一个重要的参数需要确定，那就是阵列的倾角β。阵列的倾角不仅跟太阳的直射辐射有关，而且跟太阳的散射也有相当的关系。因此，倾角的确定要比方位角的确定复杂。
由太阳总辐射能量公式：
其中：is—太阳直射辐射入射角；
C —随月份而异的无量纲数，具体数值参考文献 [1]
FS —阵列与地面向间的角系数
—地面反射率，具体数值参考问文献[1]
令 ，可求解出β的值。但用纯数学手段求解其计算量相当繁重，因此
我们利用 PVSYST 软件对其进行建模仿真，并采折半查找法得到倾角，计算及结果如下：
1 ） 计算地点为北京市，经度数 1162 °，纬度为 396 °；
2 ） 计算时间为 2006 年；
3 ） 阵列方位角为 0 , °；
4 ） 假设计算日皆为晴天，且采光面无阴影遮盖。
表 2 北京地区逐月太阳能辐射能量
|
|
Jan |
Feb |
Mar |
Apr |
May |
June |
July |
Aug |
Sep |
Oct |
Nov |
Dec |
Year |
|
|
Hor.global |
64.7 |
80.6 |
115.3 |
150.5 |
168.9 |
164.2 |
130.2 |
130.9 |
117.4 |
98.2 |
66.2 |
55.8 |
1343.0 |
Kwh/m2.m |
|
Hor.diffuse |
30.3 |
37.0 |
53.8 |
65.3 |
76.9 |
78.0 |
73.8 |
69.4 |
57.1 |
45.5 |
32.0 |
27.1 |
646.3 |
Kwh/m2.m |
|
Extraterrestrial |
134.8 |
164.6 |
239.5 |
290.6 |
342.0 |
348.0 |
351.8 |
318.4 |
255.5 |
202.5 |
143.0 |
121.3 |
2911.9 |
Kwh/m2.m |
|
Cleamess lndex |
0.480 |
0.490 |
0.481 |
0.518 |
0.494 |
0.472 |
0.370 |
0.411 |
0.459 |
0.485 |
0.463 |
0.460 |
0.461 |
|
|
Amb temper. |
-4.3 |
-1.9 |
5.1 |
13.6 |
20.0 |
24.2 |
25.9 |
24.6 |
19.6 |
12.7 |
4.3 |
-2.2 |
11.8 |
oC |
|
Wind velocity |
2.8 |
2.9 |
3.2 |
3.4 |
2.9 |
2.5 |
1.9 |
1.6 |
1.9 |
2.1 |
2.6 |
2.7 |
2.5 |
m/s |
表 3 逐月倾角计算结果
|
月份 |
β ( ° ) |
月份 |
β ( ° ) |
|
1 |
59 |
7 |
14 |
|
2 |
51 |
8 |
17 |
|
3 |
39 |
9 |
31 |
|
4 |
28 |
10 |
49 |
|
5 |
27 |
11 |
55 |
|
6 |
10 |
12 |
62 |
由于在独立光伏系统中，蓄电池有着均衡充电的要求，因此，要尽量增加方阵在太阳辐射强度较弱月份的发电量。在此项要求下，我们可确定在北京安装太阳能电池阵列的全年倾角为 45 °
4结论
对于独立的光伏系统，（ 1 ）其太阳能电池阵列的方位角与地理位置，计算日无关，其值为零。也就是说北半球的平面采光面朝向正南能获得多的太阳能收益，并且此方位角的结论适用于任何地点、任何计算日；（ 2 ）从表 3 得知，太阳能电池阵列倾角是随着月份的不同而有所改变的。因此，采用逐月调节采光面倾角的太阳能光伏系统，其所获得的太阳辐射能量要比固定采光面倾角的系统高。若不能使用可调式的太阳能光伏系统，那么在确定全年佳倾角时要充分考虑蓄电池的均衡充电要求。（ 3 ）在本文的计算中忽略了阴影对发电量的影响，在实际的工程设计中，要结合周围环境，将阴影对发电量的影响考虑进去，这样才能使方阵达到好状态。
来源：慧光半导体《节能技术与市场》
经过上面的介绍，相信大家对光伏太阳能支架安装的朝向问题有了一定的了解，新老朋友们如需采购 太阳能光伏支架 及其他产品，请联系我们玉发鹏翔，我们是行业内的 太阳能支架生产厂家 ，我们将提供高质量的产品和耐心、细心的安装使用指导。欢迎前来各位前来洽谈。
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