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时间:2018-05-12
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1、太阳能电池方阵设计太阳能电池方阵设计中主要是太阳能电池的外特性。首先,对于单片太阳能电池来说,它是一个PN结,除了当太阳光照射在上面时能够产生电能外,它还具有PN结的一切特性。在标准光照条件下,它的额定输出电压为0..48V。在太阳能光伏发电系统中使用的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池组合连接构成的。它具有负的温度系数,对于多片太阳能电池组成的太阳能电池组件,温度每上升一度,电压下降2M。1.太阳能电池方阵方位角与倾斜角从我国现阶段光伏发电成本来看,其花费在太阳能电池组件的费用大约为60%~70%。因此,为了充分有效的利用太阳能,如何选取太阳能电池方阵方位角与倾斜角是一个十分重要的
2、问题。为了让太阳能电池组件在一年中接受到的太阳辐射能尽可能得多,要太阳能组件选择一个方位角与倾斜角。太阳能电池方阵的放置形式和放置角度对系统接收到的太阳辐射有很大的影响,从而影响到系统的发电能力。光伏组件方阵的放置形式有固定安装式和自动跟踪式两种形式,其中自动跟踪装置包括单轴跟踪装置和双轴跟踪装置。1)方位角太阳能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),一般在北半球,方向朝向正南(方阵的垂直面与正南方向的夹角为0º)时太阳能电池发电量最大在偏离正南(本半球)30º时,方阵的发电量将减少约10%~15%;在偏离正南(本半球)60º时,方
3、阵的发电量将减少约20%~30%。但是,在晴朗的夏天,太阳辐射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,各个方位的日辐照量峰值产生时刻是不一样的。太阳能电池方阵的方位稍微向东或向西一些都有获得最大发电量的时候。方阵设置场所受到很多条见的制约,如果要将方位角调整到在一天中负载的峰值时刻与发电峰值时刻一致时,可参考下式:方位角=[一天中负载的峰值时刻(24小时制)-12]×15+(经度-116)2)倾斜角太阳能电池方阵通常是面向赤道放置,相对于地平面有一定的倾角。对于全年负载均匀的固定式太阳能电池方阵,如果设计斜面的辐射量小,意味
4、着需要更多的太阳能电池来保证相太阳能电池供电;如果各个月份太阳能电池方阵面接收到的太阳辐射量差别很大,意味着需要大量的蓄电池来保证太阳辐射量低的月份的用电供应,这些都会提高整个系统的成本。因此,确定太阳能电池方阵的最有倾角是发电系统中不可缺少的一个重要环节。目前有观点认为,太阳能电池方阵倾角等于当地纬度为最佳,但这样做的结果,夏天太阳能电池组件发电量过盈而造成浪费,冬天时发电量又往往不足而使蓄电池处于欠充电状态,所以这不是最佳的选择。也有观点认为,太阳能电池方阵倾角应使全年辐射量最弱的月份能得到最大的太阳辐射量为好,推荐太阳能电池方阵倾角在当地纬度的基础上再增加15º~20º。最佳倾
5、角的概念,在不同的应用中式不一样的,在独立发电系统中,由于受到蓄电池荷电状态等因素的限制要综合考虑太阳能电池方阵平面上太阳辐射量的连续性,均匀性和极大性,而对于并网光伏发电系统中通常总是要求在全年中的到最大的太阳辐射量。设计中希望得到太阳能电池方阵在一年中平均发电量最大时的最佳倾斜角度,而一年中的最佳倾斜角度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度和积雪滑落的倾斜角度(斜率大于50%~60%)等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角,即使积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况,对于正南,倾斜角从水平开始逐渐向最佳倾斜
6、角过渡时,其日辐射量不断增加到最大值,然后再增加倾斜角,其日辐射量不断减少。特别是在倾斜角大于50º~60º以后,日辐射量急剧下降,直至到最后的垂直放置时,发电量下降到最小。对于方位角不为0º的情况,斜面日辐射量的值普遍偏低,最大日辐射量值在于水平面接近的倾斜角附近。太阳能电池方阵倾角的选择应结合以下要求进行综合考虑:(1)连续性。一年中太阳辐射总量大体上是连续变化的,多数是单调升降,个别也有少量起伏,但一般不会大起大落。(2)均匀性。选择倾角,最好使方阵便面上全年接收到的日平均辐射量比较均匀,以免夏天接收到的辐射量过大,造成浪费;而冬天接收到的辐射量太小,造成蓄电池过放造成损坏,影
7、响系统供电稳定性。(3)极大性。选倾斜角时,不但要使太阳能电池方阵辐射量最弱的月份获得最大的辐射量,同时要兼顾全年日平均辐射量不能太小。可用一种较近似的方法来确定太阳能电池方阵倾角。一般在我国南方地区,太阳能电池方阵倾斜角可比当地维度增加10º~15º;在北方地区,倾斜角可比当地维度增加10º~15º,纬度较大时,增加的角度可小一些。在青藏高原,倾角不宜过大,可大致等于当地纬度。同时,为了太阳能电池方阵支架的设计和安装方便,方阵倾角常取成整数。以上所述为方
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