太阳电池阵列间距的设计计算:
光伏阵列间距计算
光伏阵列间距计算
光伏阵列间距计算涉及到诸多因素,包括光伏组件的尺寸、安装角度、方向、阵列衍射效应、阴影和交错安装等。以下是一些基本的计算方法:
1. 根据组件尺寸、安装角度和方向确定阵列间距:
可以通过计算出阵列在水平和垂直方向上的投影来确定阵列间距。首先需要知道组件的尺寸和安装角度,然后计算出组件在水平和垂直方向上的投影面积,根据这个投影面积可以推算出阵列间距。例如,如果组件尺寸为1.6m x 1m,安装角度为30°,则组件在水平方向上的投影面积为1.6 x cos(30°) = 1.387m²,在垂直方向上的投影面积为1 x sin(30°) = 0.5m²。假设要求阵列间保留一定的间隙,可以通过在两个投影面积之间加入一定的边距来确定阵列间距。
2. 考虑阵列衍射效应和阴影:
阵列的衍射效应和阴影会影响到阵列间距的计算。由于光线的衍射效应,太阳光不能完全集聚在光伏组件上,会在组件周围产生衍射环,使得组件后面形成一定的阴影区域。因此,在计算阵列间距时需要考虑到组件后面的阴影区域。此外,阵列的安装角度和方向也会影响到阴影区域的大小和位置,需要在计算间距时考虑到这些因素。
3. 采用交错安装方式:
交错安装是一种有效的方式来增加光伏阵列的密度和发电量。在交错安装中,相邻的两行光伏组件之间的间距可以比传统的并排安装方式小一些。交错安装可
以采用不同的方式实现,如“Z”字形安装、斜交安装等。在计算交错安装时,需要考虑到每行组件之间的重叠部分和交错部分的大小和位置,以及阴影区域的位置和大小。
综上所述,光伏阵列间距的计算需要综合考虑多种因素,可以通过数学模型或经验公式来推算。在实际光伏系统设计中,需要根据具体情况和实际需求来选择合适的间距方案。
光伏组件倾角和阵列间距的多因素综合计算方法
光伏组件倾角和阵列间距的多因素综合计算方法
叶任时;刘海波;李德;曾杰;苏毅
【摘要】The reasonable determination of the angle and array spacing of PV station module is crucial to the improvement of generation benefit. By comprehensive consideration on the multiple factors of the annual shadow loss, the amount of DC cable, DC cable loss and the land occupied by the PV plant, a kind of integrated computing method to determine the angle and array spacing of the modules is presented for pursuing the maximum efficiency. Besides the increase of the generation capacity, the compact design of PV power station is realized, which saves the area covered by PV power generation unit per MW and increases the land utilization rate.%合理确定光伏电站组件的安装倾角和阵列间距,对提高光伏电站发电效益至关重要。综合考虑了组件全年运行时间内的阴影损耗、光伏发电单元直流电缆用量、直流电缆线损、光伏阵列占地面积多因素,提出了一种确定组件的安装倾角和阵列间距综合的计算方法,以追求发电效益最大化。该方法在提高发电量的基础上,实现了光伏电站的“紧凑化”设计,不仅节省了单位兆瓦光伏发电单元的占地面积,提高了土地利用率,且增加了发电效益。
光伏组件及阵列设计
1.1 引言
太阳电池是将太直接转换为电能的最根本元件,一个单体太阳能电池的单片为一个PN结,工作电压约为0.5V,工作电流约为20-25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。因而需根据使用要求将假设干单体电池进展适当的连接并经过封装后,组成一个可以单独对外供电的最小单元即组件〔太阳能电池板〕。其功率一般为几瓦至几十瓦,具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力,广泛应用于各个领域和系统。
当应用领域需要较高的电压和电流,而单个组件不能满足要求时,可把多个组件通过串连或并联进展连接,以获得所需要的电压和电流,从而使得用户获取电力。根据负荷需要,将假设干组件按一定方式组装在固定的机械构造上,形成直流发电的单元,即为太阳能电池阵列,也称为光伏阵列或太阳能电池方阵。一个光伏阵列包含两个或两个以上的光伏组件,具体需要多少个组件及如何连接组件与所需电压〔电流〕及各个组件的参数有关。
太阳能电池片并、串联组成太阳能电池组件;太阳能电池组件并、串联构成太阳能电池阵列。
1.2 光伏组件
1.2.1组件概述
光伏组件〔俗称太阳能电池板〕是将性能一致或相近的光伏电池片〔整片的两种规格125*125mm、156*156mm〕,或由激光机切割开的不同规格的太阳能电池,按一定的排列串、并联后封装而成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管〔防止电流回输〕然后输出。电池串联的片数越多电压越高,面积越大或并联的片数越多则电流越大。如一个组件上串联太阳能电池片的数量是36片,这意味着这个太阳能组件大约能产生17伏的电压。
太阳能光伏阵列的布置及间距
太阳能光伏阵列的布置
光伏电池组件阵列间距设计
为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:
D=0.707H/tan〔arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)〕
式中Φ为当地地理纬度(在北半球为正,南半球为负),H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差)。
加入组件尺寸为:1316*992,根据上式计算,求得:D=5025㎜。
取光伏电池组件前后排阵列间距5.5米。
太阳能光伏组件阵列单列排列面布置见下图:
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光伏阵列设计介绍
城市
纬度 (°)
哈尔滨
北京
45.68
39.80
15838
18035
12703
15261
+3
+4
-3
-7
西宁
成都 拉萨
36.75
30.67 29.70
19617
10304 24151
16777
10392 21301
+1
+2 +0
-1
-8 +2
西安
34.30
12952
12781
+14
-5
阵列倾角设计
倾斜角设计 PVsyst软件法
Vpm—光伏组件工作电压
Isc—光伏组件短路电流
组件串并联设计
参数介绍
逆变器参数
Vdcmax—逆变器允许的最大直流输入电压 Idc —逆变器允许的最大直流输入电流 Vmpptmax—逆变器MPPT电压最大值 Vmpptmin—逆变器MPPT电压最小值
组件串并联设计
参数介绍
温度参数
t—光伏组件工作条件下的极限低温(℃) t' —光伏组件工作条件下的极限高温(℃)
2)发电量降低曲线为抛物线情况,即方位角由0逐渐变大时,发电量损失速度加快;
3)在不同地区,发电量的变化差异很大。最大的影响在20%以上,最少的仅为4%。 4)方位角变化时,发电量损失与经度基本无关,与纬度相关性较大。纬度越高,损失越 大;纬度越低,损失越少。
光伏发电光伏阵列设计及布置方案
光伏发电光伏阵列设计及布置方案
1.1光伏方阵布置方案
1.1.1布置原则
每两列组件间的间距设置保证在太阳高度角最低的冬至日9:00~15:00时,前后排太阳能电池组件间采光不受阻挡。
1.1.2方阵布置说明
根据设计原则,本项目共20个光伏组件阵列组成的发电区域,均采用45°倾角布置,采用固定式支架系统,支架基础采用混凝土独立基础式。
图一:支架定位参考样图
图一:支架定位参考样图
1.2光伏阵列设计
1.2.1光伏子方阵设计
一个1MWp的光伏方阵,由太阳能电池组件经过串并联组成。将组件串联得到并网逆变器所要求的电压,再将串联组件并联达到逆变器的功率要求。
1、太阳能电池串联组件数量计算:
根据逆变器的技术参数,最高输入电压为1100V,工作电压范围为500~1100V;组件的开路电压为37.62V;最大工作点的工作电压30.36V;开路电压温度系数为-0.33%/℃。
1)组件开路电压因温差升压百分比最高值:
65*0.003=21.45%(温度范围+25℃~-40℃考虑);
2)组件开路因温差升压值:21.45%*37.62=8.1V;
3)组件开路最高升压值:37.62+8.1=45.72V;
4)组件串联最大数量:1100/45.72≈24块;
5)选择组件串联数量:20块。
2、1MWp子方阵太阳能电池数量计算:
单个发电单元的容量为1MWp,组件串并联接线:
1)20块组件串联为一路,每一路串联容量为
20*255=5.1kWp、输出电压20*30.36=607.2V;
2)每一台逆变器上太阳能电池组件并联数
光伏阵列排布设计要点
光伏阵列排布设计要点
方向和角度:光伏板的排布方向和倾角应根据所在地的纬度、太阳高度角以及地理环境来决定,最大化太阳辐射的捕捉。通常来说,在北半球,光伏板的倾角等于纬度可以获得最佳效果。
间距和布局:光伏板之间的间距需要考虑光照阴影、空间利用效率以及阵列之间的通风等因素。常见的排布方式有平面排布、斜坡排布、双轴跟踪等。
阴影分析:阴影会影响光伏板的发电效率,因此在设计中需要进行阴影分析,避免建筑物、树木等物体产生阴影。一些专业软件进行阴影分析,帮助确定最佳的布局和位置。
电网连接点:在设计中要考虑电网连接点的位置,方便地将光伏发电系统接入电网。
地形和地势:地形和地势会影响光伏阵列的布局,要选择避免洪水、滑坡等风险的地区。
环境影响:考虑环境影响评估,确保光伏阵列的建设和运营不会对周围的生态环境造成负面影响。
美学考虑:如果光伏阵列位于居民区域,要考虑其外观与周围环境的协调。
运维便利:在排布设计中要考虑运维的便利性,确保维护人员能够安全地进入和维护光伏阵列。
规模和性能:光伏阵列的规模和性能也是设计中需要考虑的因素,
根据项目需求来确定阵列的大小和输出容量。
在光伏阵列排布设计中,美学考虑是一个重要但相对次要的因素,它主要涉及到光伏阵列的外观与周围环境的协调。虽然美学因素在技术和经济考虑的背景下不是最主要的,但仍然需要被认真考虑。
一些与美学相关的考虑因素:
颜色和外观:光伏板的颜色和外观应与周围的建筑和环境相协调,避免突兀的外观,减少对周围景观的干扰。
布局和对称性:光伏阵列的排布布局可以考虑对称性,使整个阵列在视觉上更加平衡和美观。
设计光伏阵列的布局和容量计算
设计光伏阵列的布局和容量计算
光伏阵列的布局和容量计算是设计一个高效的光伏发电系统的重要步骤。光伏系统的布局和容量计算决定了发电系统的效率和能量产量。本文将介绍光伏阵列布局的主要考虑因素以及容量计算的方法。
光伏阵列的布局是指如何在给定的空间中安排太阳能电池板以获取最大的太阳能辐射。以下是一些主要考虑因素:
1. 方位角和倾角:光伏板的方位角和倾角直接影响了太阳能的接收效率。方位角是指光伏板与南方的夹角,倾角是光伏板与地平面的夹角。在设计中,需要根据当地的经纬度和季节性变化,选择最佳的方位角和倾角来获取最大的太阳辐射。
2. 遮挡阴影:任何阴影都会降低光伏板的发电效率。因此,在布局过程中,需要考虑遮挡物(如建筑物、树木等)对太阳能电池板的潜在影响,并避免它们对光照的阻挡。
3. 系统容量和需求:光伏阵列的容量应根据所需的能量产量来确定。在计算容量时,需要考虑预期的负载需求(即电源需求)以及可用的太阳能资源。通过了解电能需求和每天可获得的太阳能辐射量,可以确定所需的光伏阵列容量。
容量计算是确定光伏阵列所需的太阳能电池板数量和总功率的过程。以下是容量计算的方法:
1. 估算每日能量需求:首先,需要了解所需负载的每日能量需求。这可以通过查看历史电能使用数据或预测未来能源需求来确定。
2. 考虑系统效率和日均太阳辐射量:在计算光伏阵列容量时,需要考虑系统的效率和每日可获得的平均太阳辐射量。系统效率包括电池板的转换效率、逆变器的效率和损耗等。日均太阳辐射量可以通过当地气象数据或太阳能地图获得。
3. 容量计算公式:容量计算公式为:所需容量(kW)= 每日能量需求(kWh)/(系统效率 ×日均太阳辐射量)
太阳能光伏系统设计指南容量计算与阵列布置
太阳能光伏系统设计指南容量计算与阵列布
置
太阳能光伏系统设计指南:容量计算与阵列布置
随着对可再生能源需求的增加,太阳能光伏系统的使用越来越广泛。本指南旨在帮助读者了解太阳能光伏系统的容量计算和阵列布置方面
的重要内容,以便设计出高效、可靠的系统。
1. 容量计算
1.1 确定负载需求
在设计太阳能光伏系统之前,首先需要确定所需供电的负载。负载
需求的估算包括考虑每天的用电时间、功率需求和峰值负荷等因素。
根据负载需求,可以计算出系统所需的总容量。
1.2 考虑日照情况
太阳能光伏系统的容量计算必须考虑所在地的日照情况。光照强度
的季节性变化和天气条件都会对系统的发电效率产生影响。通过收集
当地的历史气象数据以及正确计算发电系统的太阳能输入,可以更准
确地确定系统的容量。
1.3 考虑容量损耗
在计算太阳能光伏系统容量时,还需要考虑各种因素导致的容量损耗。例如,组件温度、组件之间的阴影效应、电缆功率损耗等都会影
响系统的实际输出容量。为了确保系统正常工作并满足负载需求,需
要将这些因素考虑在内进行容量计算。
2. 阵列布置
2.1 选择合适的安装位置
太阳能光伏系统的性能和输出容量直接受到安装位置的影响。应选
择在没有阴影遮挡、充分接受阳光照射的位置安装光伏组件。此外,
还需要考虑安装的角度和方向,以最大程度地提高系统的发电效率。
2.2 确定组件的串并联关系
在太阳能光伏系统中,组件的串并联方式对系统的性能至关重要。
串联可以提高系统的电压,而并联可以增加系统的电流。根据负载需求、电压和电流的要求,选择适当的串并联方式,并合理地布置组件,以获得最佳的系统效能。
屋顶光伏组件阵列间距计算的深入分析
屋顶光伏组件阵列间距计算的深入分析
目前分布式光伏系统的应用主要以工业、商业或民用建筑屋顶为主,光伏阵列排布在分布式系统设计中是非常重要的环节,对于阵列前后间距的优化,我们一般以冬至日上午9时和下午15时阵列前后互不遮挡的原则作为参考,它不仅要考虑当地纬度下的太阳高度角、太阳方位角、安装倾角,也还要考虑屋面本身的坡度、坡面朝向和坡面方位角,而目前对于光伏阵列前后间距的研究文献大多是正南朝向的水平屋面,虽然也有涉及到坡角和方位角,但分析仍不够全面,存在一定的局限性。因为实际的屋面可能同时呈现坡度和方位角,也有可能屋顶坡面东西朝向或主坡副坡同时存在,因此有必要对这些复杂屋面的阵列间距做深入分析。
通常情况下,屋面一般按其坡度的不同分为坡屋面(屋面排水坡度大于10%)和平屋面(屋面排水坡度小于5%)两大类。对于平屋面,一种是只有横向排水坡度(或称为主坡),没有纵向排水坡度(或称为副坡、边坡),另一种则稍复杂些,同时存在主坡和副坡,副坡和主坡形成一定的角度,两种情况参考图1和图2。主坡较常见的为2%~3%,副坡为0.5%~1%。
从光伏组件安装应用角度,目前使用最广泛的为平屋面,如工业彩钢瓦屋面、混凝土屋面,而坡屋面主要为别墅类,因坡屋面自身坡度较高,所以光伏组件一般沿着屋面平铺,参照图3。而平屋面的坡角较小,则需要设计一定的安装倾角来获得更高的发电效率,参照图4。
平屋面可分为坡角为0°角和不为0°角两种,按照坡面朝向又可以分为东西坡和南北坡屋面,如图5为东西朝向双坡面,图6为南北朝向双坡面,这两种屋面光伏阵列朝南安装在南坡或北坡。当然这两种屋面可能同时存在主坡和副坡,也可能存在一定的方位角,为计算方便起见,这里坡面的方位角定义为坡面法线方向在水平面的投影和正南方向的夹角,偏西为正,偏东为负。
光伏阵列(太阳能电池板方阵)安装角度计算和确定
太阳能电池板方阵安装角度计算
由于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,可是目前建设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30~40%,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,以及布置规划、发电效率、设计规划、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。
光伏阵列及组串设计
光伏阵列及组串设计
光伏阵列及组串设计是一项关键任务,它涉及到太阳能技术的应用和光伏系统的设计。本文将详细介绍光伏阵列及组串设计的目标、原理、步骤和注意事项。
一、设计目标
光伏阵列及组串设计的主要目标是最大化太阳能的利用效率,实现光伏系统的高效发电和可靠稳定运行。设计过程中需要考虑以下几个方面的目标:
1. 最大化光伏系统的发电效率:通过合理的设计和组串方式,实现太阳能的最大化转换效率。
2. 确保阵列和组串的稳定性:光伏阵列及组串设计中需要考虑系统的稳定性和抗干扰能力,以应对环境变化和电网波动。
3. 减少系统投资成本:通过合理的组串设计和光伏阵列布局,降低光伏系统的投资成本。
二、设计原理
1. 光伏阵列原理:光伏阵列是由多个太阳能电池组成的系统。当太阳光照射到太阳能电池上时,光子会激发电池内的电子,产生电流。这些太阳能电池连接在一起,形成光伏阵列。
2. 组串设计原理:组串是将多个太阳能电池串联在一起,形成一个整体。组串设计的目的是通过串联电池的方式,提高系统的电压和功率输出。
三、设计步骤
1. 搜集数据和评估需求:收集太阳能辐照度、温度等数据,评估能源需求和发电目标。
2. 选定光伏电池类型:根据项目需求和场地条件,选择适合的光伏电池类型,如单晶硅、多晶硅或薄膜电池等。
3. 计算所需光伏电池数量:根据能源需求和选定的光伏电池类型,计算出所需光伏电池的数量。
4. 设计阵列布局:根据场地情况和光照特点,设计合理的光伏阵列布局,最大化吸收太阳能。
5. 组串分析和设计:根据光伏电池的特性和电压需求,进行组串分析和设计,选择合适的组串方式。
光伏阵列间距计算
安装地纬度N 36经度E 114方阵斜面长S
164036.00阵列间距D 冬至日时间9:0010:0011:00
12:00(正午)
13:0014:00时角¢(度)4530150-15-30方位角δ(度)42.7230.2015.750.00-15.75-30.20高度角α(度)16.9524.1828.9330.6028.9324.18方阵间距D(mm)223618591685163016851859
时 角度
太阳赤纬度
当地纬度N 度
高度角α度方位角δ度方阵倾角A 度方阵斜面长S 毫米方阵高度H 毫米
方阵间距D 毫米
斜面投影Lm毫米
毫米
2、本赤纬角为冬至时太阳直射角度;
1327方阵前后平移距离L 22363、方阵前后平移距离指有时角遮挡时前后方阵的斜向水平位移距离,上午偏西,下说明:1、红色为可设置参数;2、蓝色为方阵布置计算结果值;3、绿色为太阳能角度计算结果值;16.9542.7236.0016409642236太阳能光伏发电系统固定安装方式相关参数计算表
北京时间(东八区)使方阵倾角A 45.00-23.4036.00
区)使用
2236
15:00
-45
-42.72
16.95
2236设置参数;
阵布置计算结果值;
阳能角度计算结果值;
西,下午偏东。
光伏阵列(太阳能电池板方阵)安装角度计算和确定
太阳能电池板方阵安装角度计算
由于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,可是目前建设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30~40%,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
在
值时刻(24
但是,-60%)
过渡时,
于50°~
直放置到
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方法上进行解决,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,
光伏组件选型与阵列布局设计
光伏组件选型与阵列布局设计
随着可再生能源的不断发展和推广,太阳能光伏系统已成为重要的能源利用和
替代传统能源的手段之一。在太阳能光伏系统中,光伏组件选型与阵列布局设计是关键的环节,可以直接影响系统的发电效率和经济性。
光伏组件选型是指根据环境条件、系统目标和预算限制,选择适合的光伏组件。在选型过程中需要考虑以下几个方面:
1. 组件类型:目前市场上常见的光伏组件类型包括单晶硅、多晶硅和薄膜组件等。单晶硅组件具有较高的转换效率和较好的抗压能力,适合于高效利用空间的场所;多晶硅组件具有较高的光电转换效率,适合于较大的光伏发电站;薄膜组件价格相对较低,适合于大面积的安装。
2. 光伏组件效率:光伏组件的效率是衡量组件性能的重要指标,一般情况下,
效率越高,光伏系统的发电效率越高,但价格也会相应增加。因此,在选择光伏组件时,需要根据实际需求和预算来权衡效率和成本。
3. 组件质量和可靠性:光伏组件的质量和可靠性直接影响系统的使用寿命和维
护成本。选择具有良好品牌声誉的光伏组件制造商,并了解其在市场上的表现和客户反馈,可以降低风险。
4. 组件尺寸和重量:在实际应用中,光伏组件的尺寸和重量会影响系统的安装
和运输成本。需要根据实际安装场所的空间和承重能力,选择合适的组件尺寸和重量。
阵列布局设计是指根据场地条件和光伏组件选型结果,合理布置光伏组件的位
置和方向,以最大程度地接收太阳辐射能,并提高系统的发电效率。在布局设计过程中需要考虑以下几个方面:
1. 阵列朝向和倾角:光伏组件的安装朝向和倾角决定了光伏系统利用太阳辐射
各类光伏电站光伏阵列间距设计方法汇总
各类光伏电站阵列间距设计方法汇总
1)太阳位置
太阳的位置在地平坐标系中,通常有太阳高度角、方位角表示,计算方法如下:
arcsin(sin sin cos cos cos )
αϕδϕδω=+arcsin(cos sin /cos )
βδωα=为α太阳高度角;β为太阳方位角,ϕ为当地纬度;δ为太阳赤纬角;ω为时角。
图1 北京市太阳轨迹图
冬至日真太阳时09:00(或15:00)时太阳高度角和方位
角是计算光伏阵列间距的基础数据。冬至日太阳在北回归线,δ为-23.45°,09:00时的ω为-45°(下午为正),此时的太阳高度角和太阳方位角可有下式表示:
arcsin(0.648cos 0.399sin )αϕϕ=-
, )cos /648.0sin(arc αβ-= 。
由太阳的方位角、高度角和建筑物高度可以确定影子的长度。假设一根细棒高度为单位高度,将影子分为南北和东西两个分量,即得出影子南北方向和东西方向的阴影系数。
αβR tan cos S -N = α
βR E-W tan sin = 2)混凝土平整屋面光伏阵列间距设计
《光伏发电站设计规范》中给出平整场地光伏阵列不被遮挡的阵列中心间距计算公式:
φφθθtan 4338.0707.04338
.0tan 707.0sin cos D -++=L L
式中:L 为阵列斜面长度,θ为组件倾角,φ为项目所在地纬度。光伏阵列中心间距为阵列斜面投影1D 与间距2
D 之和,221D cos D D D +=+=θL ,阵列间距示意图如图
3。 间距2D 可用阴影系数表示,h αβh R D N-S ⨯=⨯=tan cos 2。
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并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角采用专业系统设计软件进行优化设计来确定,它应是系统全年发电量最大时的倾角。当倾角确定后我们要保证每个光伏阵列在冬至日上午九时到下午三时无阴影遮挡(北半球)。
太阳电池阵列间距的设计计算:
在北半球,对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南,阵列倾角确定后,要注意南北向前后阵列间要留出合理的间距,以免前后出现阴影遮挡,前后间距为:冬至日(一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天)上午9:00到下午3:00,组件之间南北方向无阴影遮挡。
固定光伏组件方阵的支架系统安装的前后最小间距D,如下图所示:
简化的计算公式如下:
式中:φ为纬度(在北半球为正、南半球为负);H为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差。
同时在太阳能电池方阵排列布置还需要考虑地形,地貌的因素,要与当地自然环境有机的结合。同时设计要规范,并兼顾光伏电站的景观效果,在整个方阵场设计中尽量节约土地。太阳电池方阵的布置设计包括阵列倾角设计,方位角设计,阵列间距设计,需根据具体情况来进行计算。
关于跟踪系统阵列之间的间距计算相对复杂,由于跟踪支架系统的巡日条件和跟踪角度范围与其厂家产品有关,且每家不尽相同。故对其计算无实际意义。但有一点是一致的,就是我们都必须满足一天中不得小于6小时的照射时间窗口。需要说明的是上述时间为地方时。例如在计算中使用的太阳赤纬都是以天文年
历为准的,而天文年历所给出的参数都是世界时0时的值,但时角又是以地方时为依据的,而日常的钟表所显示的时间都是北京时。这里需要注意的是:北京时早8点时,乃是世界时0点,由于地球自西向东转动,所以,凡是在北京以东的地方,其地方时均比北京时要晚,即8点多,而北京以西的地方则尚未到8点。
经度订正是时间转换所必需的。在我国明确规定,东经为正,西经为负;但在美国则刚好相反。具体换算公式是:地方时(即太阳时)=北京时+E-4*(120-L)其中:E为地球绕日公转时进动和转速变化而产生的修正,单位为分;L为当地的经度