太阳能电池板倾角

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，太阳电池发电量是最大的。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 能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后 时刻可获得最大发电功率。 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最大的时候。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、发电效率、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 发电量为最大时的最佳倾斜角度。 一年中的最佳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，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）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时， 其日射量不断增加直到最大值，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，直至到最后的垂直放置 时，发电量下降到最小。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，最大日 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，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上进行解决， 使阴影对发电量的影响降低到最低程度。 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 最长。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最小。 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，才能使方阵达到最佳状态