倾斜面辐射分析

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1、1、倾斜面辐射量计算模型为增加光伏组件表面接受的太阳辐射量，在赤道以外地区，工程设计中通常将光伏组件朝向地球赤道方向倾斜一定角度。确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein提出的讣算方法：倾斜面上的太阳辐射总量旦由直接太阳辐射量Hq天空散射辐射量Hd(和地面反射辐射量已(三部分组成。其计算公式为:Ht=HJt+Hdt+Hrt因此，对于确定的地点，在已知全年各月水平面上的平均太阳辐射资料(总辐射量、直接辐射量或散射辐射量)后，便可以计算出不同倾角的倾斜面上的全年各月的平均太阳辐射量。2、相关计算参数的确定2.1、太阳赤纬的确定赤纬角是指地心和太阳中心的连线与其天赤道平面

2、投影之间的夹角，也可以理解为太阳光线与地球赤道面的交角。赤纬度是反映地球绕太阳公转规律的角度变量，用5来表示。太阳赤纬度随季节变化，按库珀(cooper)方程计算，见下式：。z204+5=23.45sin(360M———)365式中：n为一年中的天数，如在1月1日，n=l,以此类推。根据此公式，计算得到一年各天的太阳赤纬角。2.2、各月倾斜面日落太阳吋角的计算太阳吋角是指太阳中心点到地心的连线与天子午线之间的夹角，简称吋角。太阳正午吋刻的吋角为0°,上午时角为负值，下午为正值，太阳吋角是反映一天内日照吋间长短的指标。水平面、倾斜面上的日落吋角可依据如下计算公式:hs=cos-1

3、(-tanOtanS)hs，=min{hs,cos-1(-tanOtanS)}式屮:hs：水平面上的口落时角；hs倾斜面上的口落时角；①：当地纬度；8：太阳赤纬度；s：光伏组件倾角。根据以上公式，根据当地的地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，便可计算出水平面上的日落时角和某一倾角S倾斜面上的日落时角。2.3、大气层外太阳水平辐射量的确定大气层外太阳水平辐射量是指在没有地球大气影响的情况下，水平面上的太阳辐射量。其计算公式如下:24="Ise1+0.033cosX[go-s0cqsSsinhs+2-Khs360sin0sin5]式中：HO：大气层外水平面上辐射量；n：一年中的天数；

4、Isc：为太阳常数，指的是在平均日地距离吋，地球人气层上界垂直于太阳光线表面积上单位吋间内所接受到的太阳辐射能量。根据以确定的相关参数和上述计算公式，可计算出本光伏电站所在地各月人气层外太阳水平面上辐射量平均值。3、倾斜面辐射分析3.1、倾斜面上直接辐射量的确定在工程设计中，倾斜面直接辐射量常采用以下公式进行计算：slnScos(0—s)cos5slnshs*+fj^)hs;sln(0—s)cos0cosSsinhs+sln0slzi£式屮：Rb：倾斜面与水平面上直接辐射量的比值；Hb(:倾斜面上太阳直接辐射量；Hb：水平面上太阳直接辐射量；hs：水平面上的日落时角；hsS倾斜

5、面上的日落时角。依据以上公式，根据当地地理纬度、太阳赤纬度等相关参数，可计算出某一倾角S倾斜面上直接太阳辐射量。3.2、倾斜面上天空散射辐射量的确定对于天空散射辐射量采用Hay模型计算。Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空均匀分布的散射辐射量两部分组成，其计算公式为：H日抵=恥[护％+0.5(1・占(1+coss)]式中：Hb：水平面上直接辐射量，气象站原始观测数据；Hd：水平面上散射辐射量，气象站原始观测数据；Ho：大气层外水平面上太阳辐射量，其计算方法见2.3。根据当地地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，依据上述公式，可计算出某一倾角s倾斜面上天空

6、散射辐射量。3.3、地面反射辐射量的确定对于朝向赤道的倾斜面，其辐射量总量除了来自太阳的直接辐射量和来自天空的散射辐射量外，还应包括来自地面本身的反射辐射量，其计算公式为:=0.5pH(l一coss)式屮：H为水平面上总辐射量，为水平面上的直接辐射量与散射辐射量Z和是气象站原始观测数据；p为地面反射率，一般计算时，可取p=0.2.地面反射率的数值取决于地面状态。不同地面状态的反射率可参照下表执行。不同地表状态的反射率地面状态反射率地面状态反射率地面状态反射率沙漠0.247.28干湿土0.14湿草地0.14-0.26干燥地带0.1W.2湿黑土0.08新雪0.81湿裸地0.08〜0

7、.09干草地0.15〜0.25冰面0.694、光伏组件最佳倾角及辐射总量的确定通过上述分析可知，对于确定的地点，在已知该地区各月水平面上太阳直接辐射量和散射辐射量之后，倾斜面上的直接辐射量、散射辐射量以及地面反射辐射量均为以倾斜面倾角s为自变量的函数。其函数关系可表达为下式：Ht=Hbt(S)+Hdt(S)+Hrt(S)因此，对于固定式阵列的并网光伏发电系统，应选择光伏组件阵列最佳倾角s,使倾斜面上的辐射总量Ht达到最大，从而达到光伏电站年发电量最大目标。5、光伏电池方阵电池组件的串、并联设