目前建設(shè)一個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本還是較高,從現(xiàn)階段的太陽能發(fā)電成本來看,其花費(fèi)在太陽電池組件的費(fèi)用大約為30~40%,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(gè)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(shè)定為負(fù)角度,向西偏設(shè)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(shí),太陽電池發(fā)電量是最大的。在偏離正南(北半球)30°度時(shí),方陣的發(fā)電量將減少約10%~15%;在偏離正南(北半球)60°時(shí),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(shí)刻是在中午稍后,因此方陣的方位稍微向西偏一些時(shí),在午后時(shí)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(shí)候。
方陣設(shè)置場所受到許多條件的制約,例如,在地面上設(shè)置時(shí)土地的方位角、在屋頂上設(shè)置時(shí)屋頂?shù)姆轿唤?,或者是為了躲避太陽陰影時(shí)的方位角,以及布置規(guī)劃、發(fā)電效率、設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)目的等許多因素都有關(guān)系。
如果要將方位角調(diào)整到在一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻與發(fā)電峰值時(shí)刻一致時(shí),請(qǐng)參考下述的公式。至于并網(wǎng)發(fā)電的場合,希望綜合考慮以上各方面的情況來選定方位角。
方位角=(一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻(24小時(shí)制)-12)×15+(經(jīng)度-116)
2.傾斜角
傾斜角是太陽電池方陣平面與水準(zhǔn)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(shí)的最佳傾斜角度。
一年中的最佳傾斜角與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥扔嘘P(guān),當(dāng)緯度較高時(shí),相應(yīng)的傾斜角也大。但是,和方位角一樣,在設(shè)計(jì)中也要考慮到屋頂?shù)膬A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(duì)于積雪滑落的傾斜角,即使在積雪期發(fā)電量少而年總發(fā)電量也存在增加的情況,因此,特別是在并網(wǎng)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(jìn)一步考慮其它因素。
對(duì)于正南(方位角為0°度),傾斜角從水準(zhǔn)(傾斜角為0°度)開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時(shí),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,日射量急劇下降,直至到最后的垂直放置時(shí),發(fā)電量下降到最小。方陣從垂直放置到10°~20°的傾斜放置都有實(shí)際的例子。對(duì)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、傾斜角與發(fā)電量之間的關(guān)系,對(duì)于具體設(shè)計(jì)某一個(gè)方陣的方位角和傾斜角還應(yīng)綜合地進(jìn)一步同實(shí)際情況結(jié)合起來考慮。
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