山地光伏电站阵列朝向和倾角研究

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1、第38卷第4期华电技术V01．38No．42016年4月HuadianTechnologyApr．2016山地光伏电站阵列朝向和倾角研究陈建国，张金剑(苏州中康电力开发有限公司，江苏张家港215600)摘要：通过数学几何模型对山地光伏阵列相对于水平面的方位角和倾角的计算公式进行了推导，通过与PYsyst分析结果对比验证了计算结果的精确性；探讨了其在PVsyst软件山地光伏布置、SketchUp软件阵列布置和山地光伏阵列斜面太阳辐射分析等方面的用途。关键词：光伏阵列；山地光伏；阵列方位角；阵列倾角；PVsyst软件；SketchUp软件中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1674

2、—1951(2016)04—0063—05山地光伏布置上的应用以及通过实例对比了阵列不0引言同方位角和倾角的斜面太阳辐射值，可为山地光伏近几年来，国内光伏市场蓬勃发展，装机容量逐阵列太阳资源分析提供参考。年增加，根据国家战略规划，到2020年预计全国总1正西向坡面阵列倾角和方位角计算装机规模将达到150GW。目前，国内大型地面光伏电站主要建设在场址地势较为平坦的地区，如戈壁、图1为正西向坡面阵列南向布置示意图，将此滩涂、盐碱地、荒漠等，但是日照较好、地势平坦、建图化简可得到图2所示的立体几何数学模型，其中设条件较好的土地资源是非常有限的，所以光伏电坡面为平面ABFE，坡面正西朝向，坡角已

3、知，设为站建设的目光也逐渐投向山地、丘陵等地带，由于山。平面AEHG为光伏阵列平面，假设方阵的纵向长地地势复杂，场地坡度陡峭，且大面积场平造价很度为(在图2中用线段HE表示)，阵列朝南布置，高，所以一般因地制宜、简单处理、顺坡安装。由于阵列相对于坡面的倾角已知，设为，将阵列平面沿山地朝向不一致，需要一种可靠、经济、易实施的山纵向延长，可与水平面相交，假设交线为AQ。过c点地光伏电站布置方法来分析阵列在不同朝向和倾角作垂线CN上AQ，由于EC上AQ，那么AQ上平面下的太阳辐射资源，相关文献仅对山地坡面的光伏ECN，因此EN上AQ，根据两面角定义，AENC为两阵列前后间距进行了研究J，而未对

4、基于太阳辐面角E—AQ—C的平面角，也就是阵列相对于水平照资源条件下的阵列布置进行分析。通常情况下，面的倾角，再延长DC交AQ于P点，LNCP为阵列光伏阵列在平整的场地上布置时，其倾角为阵列和相对于水平面的方位角。水平面的夹角，方位角为阵列向阳面的法线在水平面上的投影与正南方向的夹角，确定阵列的朝向和倾角后，阵列斜面的太阳辐射即可通过相关软件或计算公式来确定，但是在山坡上进行布置且阵列与坡面形成一定夹角时，阵列相对于水平面的倾角和方位角的计算会变得更加复杂，方阵斜面的太阳辐射情况也难以分析。本文首先以典型的正西坡面、阵列南向布置为图1正西向坡面阵列南向布置示意例，通过复杂的数学几何模型推

5、导出阵列相对于水1．1阵列相对于水平面的方位角／_NCP的计算平面的方位角和倾角与坡面坡度及阵列对坡面夹角从图2几何关系可得：饱F=EPC，AC上之间的数学关系，并推广到通用计算公式。文中将PC，EC上AC，CN上AQ，QAC+LACN=90。，公式计算结果和PVsyst分析结果进行对比，验证了ACⅣ+ⅣCP=90。，根据几何关系有其计算结果的精确性，可为PVsyst山地光伏布置提tanIEF=IF／EF=HM／EF：供计算参考，并基于该数学公式探讨了SketchUp在Lsiny／cosOL==tany／cosO，(1)r．CO收稿日期：2015—12—21；修回日期：2016—04—0

6、5tanEPC=EPC，(2)·64·华电技术第38卷S图2阵列相对于水平面的方位角和倾角计算模型图3非东西坡面情况下的坡度南北分量tanO=EC／AC，(3)和东西分量计算tanQAC=PC／AC。(4)向分量的坡度；0一w为坡面的东西向分量的坡度。联立式(1)～(4)可得在坡面上，光伏阵列仍在坡面上南向布置，将式tan／_QAC=—tan_O塑(10)代替式(6)和(8)中的0，可以得到下列通解tan'v／cosO=tan'vJ，(5)式，其适用条件为：坡面处于任意方位角(方位角不为0。)且阵列南向布置时，阵列与坡面的夹角不同理，tanLNCP=tanLQAC=。(6)any为0。。

7、1．2阵列相对于水平面的倾角ZENC的计算tanEⅣC=tany／(COS(atctan(sinqJtan0))×在图2中，EC上PC，NCJ_ⅣP，那么两面角的COS(atctan(sin(atctan(singt×平面角ENC的正切为tanO))／tany)))，(11)tanLENC===tanNCP：—sin(atctan(sinqJtan0))—t．(12)anytan／E尸Ctan／／EF，式中：LENC，LNCP分别为