光伏支架为避免阴影的影响

　　太阳能板安装角度 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 太阳能方阵安装角度的计算 由于太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长。利用太阳光发电就 是一种使用太阳能的方式，可是目前建设一个太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国 现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为 60～70％，因此， 为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重 要的问题。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。 方位角 ＝（一天中负 荷的峰值时刻（24 小时制）－12）×15＋（经度－116） 10 月 9 日北京的太阳电池方阵 处于不同方位角时，日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节，各个方位的日射量峰 值产生时刻是不一样的。 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 时的倾斜角度。 一年中的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，太阳能支架即使在积雪期 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）开始逐渐向的倾斜角过渡时，其日射量不断 增加直到值，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，直至到后的垂直放置时，发电量下降到小。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，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。 3.阴影对发电量的影响 一般情况下，我们在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的 前提下得到的。因此，如果太阳电池不能被日光直接照到时，太阳能支架那么只有散射光用来发电， 此时的发电量比无阴影的要减少约 10％～20％。针对这种情况，我们要对理论计算值进 行校正。 通常，在方阵周围有建筑物及山峰等物体时，太阳出来后，建筑物及山的周围 会存在阴影，因此在选择敷设方阵的地方时应尽量避开阴影。如果实在无法躲开，也应从 太阳电池的接线方法上进行解决，使阴影对发电量的影响降低到程度。 另外，如果 方阵是前后放置时，后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后，前边方阵的阴影会对后边 方阵的发电量产生影响。有一个高为 L1 的竹竿，其南北方向的阴影长度为 L2，太阳高度 （仰角）为 A，在方位角为 B 时，假设阴影的倍率为 R，则： R ＝ L2/L1 ＝ ctgA×cosB 此式应按冬至那一天进行计算， 因为，那一天的阴影长。例如方阵的上边缘的高度为 h1，下边缘的高度为 h2，则：方 阵之间的距离 a ＝ （h1-h2）×R。当纬度较高时，方阵之间的距离加大，相应地设置场 所的面积也会增加。对于有防积雪措施的方阵来说，其倾斜角度大，因此使方阵的高度增 大，为避免阴影的影响，相应地也会使方阵之间的距离加大。通常在排布方阵阵列时，应 分别选取每一个方阵的构造尺寸，将其高度调整到合适值，从而利用其高度差使方阵之间 的距离调整到小。 具体的太阳电池方阵设计，在合理确定方位角与倾斜角的同时，还 应进行全面的考虑，才能使方阵达到状态。 太阳能发电系统原理 光伏系统设计 光伏系统设计 1 引言 经过光伏工作者们坚持不懈的努力，太阳能电池的生产技术不断得到提高，并且日益 广泛地应用于各个领域。特别是邮电通信方面，由于近年来通信行业的迅猛发展，对通信 电源的要求也越来越高，所以稳定可靠的太阳能电源被广泛使用于通信领域。而如何根据 各地区太阳能辐射条件，来设计出既经济而又可靠的光伏电源系统，这是众多专家学者研 究已久的课题，而且已有许多卓越的研究成果，为我国光伏事业的发展奠定了坚实的基 础。笔者在学习各专家的设计方法时发现，这些设计仅考虑了蓄电池的自维持时间（即 长连续阴雨天），而没有考虑到亏电后的蓄电池短恢复时间（即两组长连续阴雨天之 间的短间隔天数）。这个问题尤其在我国南方地区应引起高度重视，因为我国南方地区 阴雨天既长又多，而对于方便适用的独立光伏电源系统，由于没有应急的其他电源保护 用，所以应该将此问题纳入设计中一起考虑。 本文综合以往各设计方法的优点，太阳能支架结合笔者多年来实际从事光伏电源系统设计工作的 经验，引入两组长连续阴雨天之间的短间隔天数作为设计的依据之一，并综合考虑了 各种影响太阳能辐
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