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太阳能阵列倾角计算方法的讨论和介绍

2013-10-8 17:42| 发布者: echo| 查看: 7984| 评论: 0|来自: 张帅杰

摘要: 在光伏阵列设计和安装中,许多参数需要根据安装地点以及周围环境进行特殊计算和分析。太阳能阵列倾斜角度设计就是其中重要的一环。合理的设计和安装可以提高系统产能10%左右,对于一些地理位置特殊的项目,相较于较 ...
       中国的屋顶和澳洲的屋顶情况是很大差别的。澳洲基本上以单户住宅为主,屋顶面积大且几乎都是22.5°±2°的倾角,所以大部分的阵列都是直接平按在屋顶上。相比于中国的屋顶,这既可以说是优势,也的确存在着弊端。好处是他们省掉了倾斜支架的那部分费用,同时风荷载要求不高,系统的稳固性和安全性可以确保。然而由于是单户,所以很多屋顶上都有烟囱和排臭管,有些还有卫星信号接受器,这些都是潜在的遮挡因素,由于是倾斜屋面,攀爬有不是很方便且不安全。国内的屋顶以平房为主,一栋多户,屋顶平坦,作业时安全系数高,维护容易且方便清洁打理。所以,我建议,可以考虑采用可调节的倾斜支架,这次的新方法,将会根据固定支架以及可调节支架给出不同的计算方法。
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图四:光照捕捉情况对比图

       图四是4种安装全年光照捕捉情况的对比。绿色的是双轴追踪支架,红色是可调节支架,蓝色是固定支架,紫色是固定支架对于冬季高能耗的系统设计的倾角安装。双轴追踪的系统优势是不言而喻的,距我们公司自己的项目对比,双轴追踪的年光照捕捉量相比于固定最优倾角的系统,高出近40%,甚至达到110%至120%的额定产能。这是因为组建的额定功率是基于1000W/m2的光照标准的,然而夏季峰值时段的光照强度是比标准光照要多的,但是不同地区多出的比率不一样。所以强度越高,输出电功越多,由于双轴追踪是几乎保持太阳时刻垂直照射的阵列的,于是系统效率有着其他安装无法比拟的优势。这种安装系统多用于地面电站,不是很适合屋顶项目。可调节安装分为一年两调和一年四调两种,根据我们的记录数据,捕捉效率相差不大,大部分在2%左右。两次调节分别在春分和秋分左右,以优化夏季和冬季的阳光捕捉。四调则是多加了夏至和冬至时的调节,目的是为了优化春季和秋季的系统效率。根据我们自己的测试数据,采用可调节支架的系统可以比固定最优角的系统多捕捉5%左右的阳光,对于大中型系统,这近5%的提升都是不小进步。

       由于我国大部分城市都介于北纬23度至40度之间,那么针对于这个区间段的固定支架最优角的算法是,
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       基于普通安装对精度要求不高的前提,通过MatLAB简化近似于,
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表一:中国部分城市光照捕捉表

       表一是传统方法和新的计算方法结果对比。从表中可以看出,不但年均照射量有所提升以外,还有效减小了夏季的损失。
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