倾斜角度和间距计算

倾斜面光伏阵列面的太阳能辐射量计算 A=高度角 上午9:00 下午15:00 B=方位角 上午9:00 下午15:00 H=支架高度差 前后间距D1=H*cosB/tgA 左右间距D2=H*sinB/tgA 倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D 式中：Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S ——水平面上太阳直接辐射量 D ——散射辐射量 α——中午时分的太阳高度角 β——光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算敦煌市不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表： 表10敦煌市不同倾斜面各月的太阳辐射量（KWH/m2） 倾角β 30° 34° 36° 38° 40° 42° 44° 46° 50° 1月 136.5 140.5 142.3 144 145.6 147 148.3 149.4 151.4 2月 146.7 149.8 151.1 152.3 153.4 154.3 155.1 155.7 156.5 3月 193.1 194.7 195.3 195.8 196.1 196.2 196.1 196 195.1 4月 180.4 180.2 179.9 179.4 178.9 178.9 178.2 177.4 176.4 5月 247.8 245.6 244.3 242.7 240.9 239 236.9 234.5 229.3 6月 241.6 238.5 236.7 234.7 232.5 230.1 227.5 224.8 218.7 7月 230.7 228.1 226.5 224.7 222.7 220.5 218.1 215.5 209.8 8月 226.2 225.2 224.5 223.5 222.3 220.9 219.3 217.5 213.3 9月 196.3 197.6 198 198.2 198.2 198.1 197.7 197.2 195.5 10月 181.9 185.5 187.1 188.4 189.6 190.6 191.4 192 192.6 11月 142.3 146.6 148.5 150.3 151.9 153.4 154.7 155.9 157.8 12月 127.4 131.7 133.7 135.5 137.2 138.8 140.3 141.6 143.8 全年 2251.3 2264.7 2268.4 2270 2270 2268 2263 2257 2239 从上表的计算可以看出，敦煌纬度40.6°,倾角等于40°时全年接受到的太阳能辐射能量最大,比水平面的数值高约18.9%。确定太阳能光伏阵列安装倾角为40°。 光伏电池组件阵列间距 为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D: D=0.707H/tan〔arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)〕 式中Φ为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。 根据上式计算，求得：D=5025㎜。 取光伏电池组件前后排阵列间距5.5米。 独立光伏系统最佳倾角计算研究 作者：慧光半导体 来源：《节能技术与市场》 点击：538 更新时间：2008-12-22 HYPERLINK "javascript:window.external.AddFavorite('http://www.sefec.com.cn/news/Detail.asp?InfoId=1232','独立光伏系统最佳倾角计算研究')"INCLUDEPICTURE "http://www.sefec.com.cn/images/zf_10-04.jpg" 摘要：在独立太阳能泥多佛大系统中，电池阵列方位角跟倾角的确定非常重要。本文以在北京地区安装太阳能光伏系统为例，通过太阳能电池阵列方位角跟踪倾角的计算与仿真，确定其最佳的组合角度 关键词：太阳能光伏方位角倾角 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。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最大，因而可取方阵倾角接近于当地纬度，而对于应用最广的独立光优系统，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，得出其最佳组合角度。 2最佳方位角的确定 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最多太阳总辐射能的最佳朝向，即最佳方位角。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[1]： 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的最佳值，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[H1,H2]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sinZs是太阳时角H的奇函数[3]，因此 的最佳值为0 3最佳倾角的确定 在确定阵列的最佳方位角以后，还有另一个重要的参数需要确定，那就是阵列的最佳倾角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，最佳倾角的确定要比最佳方位角的确定复杂。 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最佳倾角，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逐月最佳倾角计算结果