固定式联网光伏方阵的最佳倾角

　第20卷第6期

2000年11月

云南师范大学学报

Jour nal of Yunnan Normal University

Vol.20No.6

Nov.2000

固定式联网光伏方阵的最佳倾角X

刘祖明,　李迎军,　谢　建,　章晨静

(云南师范大学太阳能研究所、云南省农村能源工程重点实验室,云南昆明650092)

摘　要:　研究了非聚光的任意方位角倾斜面上太阳辐射的计算,其中散射辐射的计算采用Hay模型,

给出了最佳倾角的计算,为固定式太阳能利用装置的最佳设计提供了理论依据。应用该理论对给出了中

国云南一套固定式联网光伏方阵的最佳倾角。

关　键　词:　固定式联网光伏方阵;方位角;最佳倾角

中图分类号:　T M914.43 文献标识码:　A 文章编号:　1007-9793(2000)06-24-05

太阳能光伏发电作为无污染的发电技术,正受到世界各国的高度重视,近几年世界太阳电池的产量年增长均为30%左右,成为世界上增长最快的可再生能源市场,光伏产业已成为迅速日益壮大的产业。目前发达国家为改善和保护环境,促进太阳电池产业的壮大,纷纷制定和实施光伏屋顶计划,由政府提供补贴,将太阳电池装在城市居民住宅的屋顶上,组成联网的光伏系统,有太阳光照时向电网发电,阴雨天或夜晚又从电网买电,将太阳电池与建筑物有机地结合起来,光伏屋顶已成为最大的光伏应用市场。

新建的住宅应该考虑住宅的方位,让其处于较易利用太阳能的方位。但有时由于地形的限制,特别是已建好的住宅,其方位就有各种各样的可能,有的甚至将太阳电池安装在朝阳的墙面上,因此针对各种方位角的太阳能利用装置得到的太阳辐射的计算就尤为重要,是进行最佳设计最重要的依据。本文研究了非聚光的任意方位角倾斜面上太阳辐射的计算,给出了最佳倾角的计算,为固定式太阳能利用装置的最佳设计提供了理论依据。应用该理论对中国云南一套固定式联网光伏方阵计算了最佳倾角。

1　倾斜面上的太阳辐射能

1.1倾斜面上太阳光线的入射角

设接收面与水平面的夹角,即倾角为A,接收面的法线在水平面上的投影线与正南方向的夹角是C(称为接收面的方位角,以正南方向为0,向西为正,向东为负),太阳光线与接收面法线的夹角称为太阳光的入射角H。任一时刻太阳光线的入射角H计算公式为[1]:

co s H=(sin U cos A-co s U sin A cos C)sin D

+(cos U cos A+sin U sin A cos C)co s D cos X+sin A sin C cos D sin X(1) U为纬度(在北半球为正、南半球为负),D为太阳赤纬角,可由Coo per的近似公式[1]求得:

D=P

180×23.45sin2P×

284+n

365

(2)

式中n是一年中的第几天;X为时角,太阳在正午时为0,每走经度15°为一小时,上午为负,下午为正。

1.2倾斜面上太阳直接辐射量

若I n为垂直太阳光线接收面上的太阳直接辐射强度,则太阳入射角为H时的太阳直接辐射强度由

X收稿日期:2000-09-20

0云南省学术技术带头人培养资助项目编号1995B14-4

作者简介:刘祖明(1962-),男,福建省上杭县人,教授,研究方向:可再生能源利用

(1)式可推得其计算公式:

H tb=I n cos H=I n (sin U cos A-co s U sin A cos C)sin D

+(cos U cos A+sin U sin A cos C)cos D cos X

+sin A sin C cos D sin X

(3)

一天倾斜面上得到的太阳直接辐射能可由(3)式求积分得出

H Tb=∫+X2-X1d X=∫+X2-X1I n (sin U cos A-cos U sin A cos C)sin D

+(co s U cos A+sin U sin A co s C)cos D co s X

+sin A sin C cos D sin X

d X

=I n[

180

(X1+X2)(sin U cos A-co s U sin A cos C)sin D+(sin X1+sin X2)×

×(cos U cos A+sin U sin A cos C)co s D+sin A sin C cos D(cos X2-cos X1](4) X1、X2分别为倾斜面上的日出、日落时角(取绝对值),可由(1)式计算得出,即:H=±90°,(1)式就变为0=(sin U cos A-cos U sin A co s C)sin D

+(cos U cos A+sin U sin A cos C)cos D cos X+sin A sin C cos D sin X(5)显然此方程为c=a cos X+b sin X形式的三角方程,这类方程可化为

a2+b2

=cos(X s-B),　(B=tan-1(b/a))

X s=B±cos-1c

a2+b2

(6)式中

a=sin A sin C co s D, b=(cos U co s A+sin U sin A co s C)cos D,

c=(sin U cos B-cos U sin A co s C)sin D

即可解之,故由上式可求得X s

1、X s

。

但是若计算出的X s

1、X s

比水平面上的日出、日落时角X0大时,X1、X2应取X0值,因为水平面上还没

有日出时,倾斜面上不可能有日照;同样水平面上日落了,倾斜面上也不可能还见得到太阳。X0值可由(7)式求出,即:A=0时,由(5)式所求得X1、X2即为水平面上的日出、日落时角

X0=X1=X2=cos-1(-tan U tan D)(7)

即　X1=min X s1

, X2=min

X s2

(8)

A=0,C=0时,从(4)式可求出水平面上的直接辐射:

H Tb0=I n2(X0

180

sin U sin D+co s U cos D sin X0)(9)

1.3斜面上的总太阳辐射量

倾斜放置的接收面在一天中所截获的总太阳辐射量可近似由下式计算[2]:

H t=H b R b+H d R d+Q H R g(10)式中H b、H d、H分别为水平面上一天的太阳直接辐射量、散射辐射量、总辐射量;Q为地面反射率;R b、R d、R g分别为倾斜面上的直接辐射量、天空散射辐射量和地面散射辐射量与水平面上的辐射量之比。

由(4)、(9)式则可求出R b的值:

R b=H Tb

H Tb 0

(sin U cos A-cos U sin A co s C)(sin D)(X1+X2)

180

+(cos U co s A+sin U sin A cos C)(cos D)(sin X1+sin X2)

+sin A sin C co s D(cos X2-co s X1)

cos U cos D sin X0)

(11)

第6期刘祖明等:　固定式联网光伏方阵的最佳倾角

若接收面朝正南倾斜放置时,C =0,X s 1=X s 2=X s ,上式可简化为:

R b =

H Tb

H tb

=cos(U -A )cos D sin X s +X s

180

sin(U -A )sin D X 0P 180

sin U sin D +cos U cos D sin X 0(12)

Hay 的异质分布模型把水平面上的散射辐射看成是由直接来自太阳方位的绕日分量和来自天空其余部分同质分布散射分量所组成,且两组分接天空的同质性进行了平均,此模型更接近实际的分布[3]R d =K b K t R b +(1-K b K t )

1+cos A

(13)

式中K t 为透明系数,K b 为水平面上直接辐射量和总辐射量的比值,即直接辐射比例系数。

地面反射引起的散射辐射是同质分布的,即[2]:R g =(1-co s A )/2(14)可把(4)式化为:

H t =H [K b R b +(1-K b )R d +Q R g ]

(15)

如按月来计算全年倾斜面上的总太阳辐射量,有

H T =

∑12

i =0

[K bi R bi +(1-K bi )R d i +Q i R g ](16)

式中下标i 表示各月的量。

2　固定式联网太阳电池方阵的最佳倾角

根据计算,太阳电池方阵应该面向正南(北半球),才能接收到最大的太阳辐射能。因此,在可能的情

况下,应使太阳电池方阵面向正南。但由于建筑物方位的限制,安装太阳电池屋顶时,常常太阳电池方阵不能正对正南,但也必须使其尽量靠近正南方向,这样才能接收到尽可能大的太阳辐射能。对于联网的太阳电池电源系统,应该使太阳电池方阵全年接收到的太阳辐射最大为最佳。对于给定方位角C ,固定式太阳电池方阵在最佳状态时,其倾角应满足:

dH T

d A =0(17)即　∑H i (Q i +K bi K t -1)

sin A 2+K bi (1+K t -K bi K t )5R bi

=0(18)具体推导公式比较复杂,我们用C 语言编程的计算程序,根据(16)式可求出倾斜面上的太阳总辐射量,以不同的倾角进行计算比较,即可得到最佳倾角。3　设计应用实例

应用上述理论和方法对云南省丽江县(纬度:北纬26°52′,经度:东经100°26′)8.5千瓦固定式联网的太阳电池电站进行了最佳倾角设计。当地水平面上太阳辐射数据如表1。年平均日照时数:2505.8小时,水平面上年平均总太阳辐射量为6120M J /y r .m 2

。

表1　丽江水平面上月平均太阳辐射数据(M J /month .m 2)T ab.1　Lijiang solar r adiation of ev ery month (M J/mo nt h.m 2)1月

2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月总辐射466482588609635514503523437477445441散射辐射

114

124

162

184

256

266

260

231

196

125

113

由计算机计算的最佳设计结果见表2。如光伏方阵方位面向正南,则可求出最佳倾角为34°,日平均

26?云南师范大学学报(自然科学版) 第20卷

太阳总辐射量为5.235kW h /m 2.day ,全年单位面积光伏方阵能接收到的总太阳辐射量为1910.8kW h /m 2

.yr 。此为最佳方案。

表2　丽江联网光伏电站的设计数据(kW h /m 2.day )

T ab.2　Desig n data o f L ijiang g rid connected phot ov oltaic station(kW h/m 2.day )

A =0°

A =34°,C =0°

A =26°,C =32°

1月

4.18 6.25

5.56

2月 4.78 6.30 5.773月 5.27 5.95 5.714月 5.64 5.48 5.525月 5.69 5.06 5.246月 4.76 4.14 4.327月 4.51 4.01 4.158月 4.69 4.41 4.499月 4.05 4.18 4.1310月 4.27 5.11 4.8211月 4.12 5.90 5.3012月 3.95 6.11 5.39全年

4.66

5.24

5.03

该套光伏方阵将安装在一教学楼屋顶上,由于建筑物方位的限制,较易安装的方位是偏东32°。如将光伏方阵按该方位角安装,则可计算出最佳倾角为26°,日平均太阳总辐射量为5.03kW h /m 2.day ,全年单位面积光伏方阵能接收到的总太阳辐射量为1836.0kW h /m 2

.y r 。如以正南方位为100%,偏东32°光伏方阵年发电量减少约3.91%,此为次佳方案。

如太阳电池效率以16.5%、系统效率以80%计算,8.5千瓦的光伏电站年发电量正南方位为12994.7kW h ;偏东32°的年发电量为12486.0kW h ,比正南方位减少约508.7kW h ,20年共减少10174kW h 。按当地电价0.60元/kW h 计,减少发电量的电费为6104.4元。如屋顶限制不能以正南方位安装,可以按此方案进行安装。两种方案及与水平面太阳辐射的比较见图1

。

图1　丽江不同方位角和倾角太阳辐射比较

Fig.1　Compar ison o f so la r r adiatio n on different azimuth and slope at L ijiang ,Y unnan,China

27?第6期刘祖明等:　固定式联网光伏方阵的最佳倾角

4　结论

(1)本文从理论上推导出任意倾角、方位角接收面上的总太阳辐射量计算公式,其中散射辐射采用更接近实际的Hay 天空散射异质分布模型。

(2)对于固定式联网光伏方阵,其最佳设计应以全年得到最大的太阳辐射量为原则,对于不能面向正南(北半球)安装的太阳电池方阵,应该使其方位角尽量靠近正南,讨论了最佳倾角的计算,利用计算机对云南省丽江的光伏电站方阵进行了最佳倾角设计。

(3)本方法可用于太阳能与建筑结合(含太阳能光伏利用和光热利用)的最佳设计。参　考　文　献

[1]　吕恩荣等.太阳能—光热转换及利用[M ].昆明:云南人民出版社,1984,21-28.[2]　J A 达菲,W A 贝克曼.太阳能—热能转换过程[M ].北京:科学出版社,1980,14-18.

[3]　M a C C Y and Iqbal M ,Sta tistical compar ison o f models fo r estimating solar r adiation on inclined sur face,So lar

Ener gy [J ].1983,31:313-217.

Optimum Design for Fixed Grid Connected Photovoltaic Array

LIU Zu -ming ,　LI Ying -jun ,　XIE Jian ,　ZH AN G Chen -jing

(So la r Ener gy Resear ch Institute ,Yunnan Pr ov incial Renew able Ener gy Eng ineer ing Key L abor ator y ,Y unnan N or mal U niver sity ,K unming 650092)

ABSTRACT A general calculation of solar av erag e radiation on non -concentr ating sloped sur face for any surface azim uth ang le w as r esearched.Hay anisotropic diffuse radiation m odel w as used in the cal-culatio n.The optimum design w as studied and calculation of the optim um slo pe w ere presented.A fix ed g rid -connected PV system in Lijiang ,Yunnan ,China ,w as desig ned acco rding to the above theory.

KEY WORDS grid co nnected fixed photov oltaic ar ray;azimuth angle;optim um slope

?28?云南师范大学学报(自然科学版) 第20卷

光伏电站倾角计算方式

太阳能阵列倾角计算方法的讨论和介绍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，相较于较差的设计，增产更可能高达20%。据我所知，大多数业内设计师和安装师默认的方法是“阵列最佳倾角”等于“所在地的纬度角”。这篇文章将会讨论和证明这种方法的缺陷，同时介绍我个人认为更为优化和准确的测算方法。相信不少同仁在希望知道老方法的不足之前，可能更感兴趣了解这个“倾角等于纬度角”结论是怎么得出的吧。其实这并非是一个经验论，而是基于太阳行径以及方位在特殊的日期下计算出来的一个等式。想要在地球上定位一个地点，知道经纬度是必要的.经度（Longitude)λ和纬度(Latitude) ?相当于我们平面几何中的Y轴和X轴，不过他们一个以本初子午线（the Prime Meridian)为基准,一个以赤道（Equator）为基准，其坐标交点就是我们需要查找的地点。比如北京的坐标就是39.9N°，116.4°E，意思就是北京在赤道以北39.9度，格林威治线以东116.4度。经纬度和方位角（Azimuth）是完全的两个概念，但是这两个角度对于光伏阵列的倾角和朝向，有着至关重要的影响，后文也会有所介绍。图一：经纬度示意图图一的?角度就是该地点相对于地心的纬度角，而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。

图二：方位角示意图如果说经纬角度是定位角的话，方位角更像一个指向角。在世界地图中，“上北下南，左西右东”其实就是对方位角的通俗表达。如图二所示，方位角（Azimuth）其实就是朝向相对于正北的偏角。通常方位角有两种定义范围，分别是0至360度和180至-180度。澳大利亚采用的正北是0度，然后顺时针90度为正东，180度为正南，270度为正西。需要注意的是这里的正方向都是指的地理的正方向，而平时拿指南针或者大部分手机APP测出来的是地球磁场的北极，是有一个偏角的，由于是不规则变化，所以没有办法固定这个偏角度。专业的光伏测量仪器，比如英国的SEAWARD或美国的Solmetric生产的自带内置GPS的测量工具，是可以准确测出地理北极的。当然设计师也可以登录网上卫星地图，用直尺或量角器在误差允许的范围内进行估测。图二中还显示了星体（太阳）的高度角（Altitude)α，它表示太阳距离观测点与水平面所成的夹角。高度角随着季节和一天内不同时间段在变化，准确的数值需要从观测站数据库获得。高度角的变化直接影响太阳能板对太阳光照强度的接收。其实一年之内，太阳相较于同一地

中国各省市光伏电站最佳安装倾角及发电量速查表

中国各省市光伏电站最佳安装倾角及发电量速查表类别城市安装角度(°)峰值日照时数 h/day 每瓦首年发电量 (kWh)/W 年有效利用小时数（h) 直辖市北京35 4.21 1.2141213.95 上海25 4.09 1.1791179.35 天津35 4.57 1.3181317.76 重庆8 2.380.686686.27 黑龙江哈尔滨40 4.3 1.2681239.91 齐齐哈尔43 4.81 1.3881386.96 牡丹江40 4.51 1.3011300.46 佳木斯43 4.3 1.2411239.91 鸡西41 4.53 1.3081306.23 鹤岗43 4.41 1.2721271.62 双鸭山43 4.41 1.2721271.62 黑河46 4.9 1.4151412.92 大庆41 4.61 1.3311329.29 大兴安岭-漠河49 4.8 1.3841384.08 伊春45 4.73 1.3641363.90 七台河42 4.41 1.2721271.62 绥化42 4.52 1.3041303.34 吉林长春41 4.74 1.3671366.78 延边-延吉38 4.27 1.2311231.25 白城42 4.74 1.3691366.78 松原-扶余40 4.63 1.3361335.06 吉林41 4.68 1.3511349.48 四平40 4.66 1.3441343.71 辽源40 4.7 1.3551355.25 通化37 4.45 1.2831283.16 白山37 4.31 1.2441242.79 辽宁沈阳36 4.38 1.2641262.97 朝阳37 4.78 1.3781378.31 阜新38 4.64 1.3381337.94 铁岭37 4.4 1.2691268.74 抚顺37 4.41 1.2741271.62 本溪36 4.4 1.2711268.74 辽阳36 4.41 1.2721271.62 鞍山35 4.37 1.2621260.09 丹东36 4.41 1.2731271.62 大连32 4.3 1.2411239.91 营口35 4.4 1.2691268.74 盘锦36 4.36 1.2581257.21

太阳能电池板最佳倾角计算

独立光伏系统最佳倾角计算研究作者：慧光半导体来源：《节能技术与市场》点击：997 更新时间：2008-12-22 摘要：在独立太阳能泥多佛大系统中，电池阵列方位角跟倾角的确定非常重要。本文以在北京地区安装太阳能光伏系统为例，通过太阳能电池阵列方位角跟踪倾角的计算与仿真，确定其最佳的组合角度关键词：太阳能光伏方位角倾角 1前言太阳能电池阵列是一种能够吸收太阳光并将其转化为电流的半导体装置。为了更加充分有效的利用太阳能，如何选取太阳能电池板的方位角和倾斜角是一个十分重要的课题。按照不同的使用情况，阵列倾角有着不同的要求。对于并网系统及极少数应用领域，希望方阵全年接受到的辐射量最大，因而可取方阵倾角接近于当地纬度，而对于应用最广的独立光优系统，则有其特殊的要求。本文以在北京这座城市安装太阳能电池板为案例，对其安装角度进行计算，并通过计算机仿真，得出其最佳组合角度。 2最佳方位角的确定对于全天无阴影遮盖的太阳能电池阵列，如果其倾角固定，则必然存在一个能够独得全天最多太阳总辐射能的最佳朝向，即最佳方位角。由于太阳总辐射中的散射部分与阵列朝向无关，所以只需要考虑阵列上太阳直射辐射强度随阵列面朝向的变化即可。由文献可知投射到某一阴影遮盖的全天太阳能直射辐射能量E D的计算公式如下[1]：其中ts2—当地太阳时日出时间ts1—当地太阳时日出时间CN—大气透明系数，随地区而

异α—太阳高度角β—阵列倾角Zz—太阳方位角Zc—阵列正向与正南向的夹角 A、B的逐月数据见表1。表1 A、B的逐月数值[2] 月份 A B 月份 A B 1 1.230 0.14 2 7 1.085 0.207 2 1.21 3 0.14 4 8 1.107 0.201 3 1.186 0.156 9 1.152 0.177 4 1.13 5 0.180 10 1.192 0.160 5 1.104 0.19 6 11 1.220 0.149 6 1.088 0.205 12 1.233 0.142 假设该计算日内天空云况恒定，即CN值不变，为了求Zc的最佳值，我们将E D对Z c求导得：因为所以我们可将积分变量由ts转化成太阳时角H，得到：式中，H1为日出时间对应的太阳时角；H2为日落时间对应的太阳时角。令，根据太阳时及太阳时角的定义，式中的积分区间[H1,H2]关于原点对称，太阳方位角的余弦函数cosZc 是太阳时角H的偶函数[4]；正弦sinZ s是太阳时角H的奇函数[3]，因此

水平屋面光伏系统固定安装最佳倾角的算例

水平屋面光伏系统固定安装最佳倾角的算例发表时间：2018-08-21T15:43:33.267Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：韩等存 [导读] 摘要：屋面光伏电站安装方式按照屋面形式主要分为水泥平屋面和彩钢屋面，本文通过实例对水泥平屋面光伏系统固定式安装的最佳倾角进行了计算，得出了针对本实例的水泥平屋面光伏系统固定式安装时的最佳倾角，对比了屋面最佳倾角和规范推荐倾角以及计算机模拟最佳倾角之间的差异。（四川宏达石油天然气工程有限公司四川省成都市 611700）摘要：屋面光伏电站安装方式按照屋面形式主要分为水泥平屋面和彩钢屋面，本文通过实例对水泥平屋面光伏系统固定式安装的最佳倾角进行了计算，得出了针对本实例的水泥平屋面光伏系统固定式安装时的最佳倾角，对比了屋面最佳倾角和规范推荐倾角以及计算机模拟最佳倾角之间的差异。关键词：水泥平屋面；光伏；固定式；最佳倾角 1 实例概况某分布式光伏发电项目，位于北纬41.12°。利用园区100多栋建筑物屋顶建设分布式光伏电站，园区大部分建筑物具有相同参数（33m*18m)、坐北朝南、屋顶为现浇式水泥平屋面（以下均简称“屋面”），拟采用国内常规组件型号：270W多晶硅组件， 1.64*0.992*0.05m（长*宽*厚），固定倾角正南向安装，全额上网。 2 倾角计算 2.1安装容量计算根据《光伏发电站设计规范》中规定：光伏方阵各排、列的布置间距，无论是固定式还是跟踪式均应保证全年9：00～15：00（当地真太阳时）时段内前、后、左、右互不遮挡，也即冬至日当天9：00～15：00时段内前、后、左、右互不遮挡。固定式布置的光伏方阵，在冬至日当天太阳时9：00～15：00不被遮挡的间距如图1所示，可由以下公式计算：由上式可知，光伏阵列间距受光伏组件参数、阵列倾角、和项目地理位置影响，而不同的间距会造成屋面组件的安装数量不同，考虑到光伏组件参数和项目地理位置确定，上式可化简为：

太阳能板安装角度

太阳能方阵安装角度的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60～70％，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。 2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角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及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°～20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。

光伏阵列上太阳辐照量计算及最佳安装倾角设计

光伏阵列上太阳辐照量计算及最佳安装倾角设计摘要：安装地点确定的固定式光伏阵列最佳倾角要受到系统并网与否的影响。根据Hay提出的天空散射辐射各向异性模型，运用一种新的太阳能辐照量和安装倾角分析方法---Ecotect 可视化分析软件，分别对并网光伏发电系统和离网光伏发电系统的光伏方阵最佳倾角进行研究。结果表明：并网发电系统光伏方阵的最佳安装倾角一般小于当地纬度。在离网发电系统中，均衡性负载的安装倾角大于当地纬度；夏季型负载的最佳安装倾角小于并网发电系统的最佳安装倾角，而冬季型负载的最佳安装倾角大于均衡性负载的安装倾角。关键词：光伏发电；固定式支架；太阳辐照量；安装倾角引言在光伏发电系统中，光伏阵列最佳倾角的选择是首先需要解决的关键问题，最佳倾角的确定主要取决于系统所在区域的地理位置、气象条件以及系统的负载性质。在并网发电系统中，建设方一般希望全年日均发电量最大化，其最佳倾角的确定已有相关文献进行研究。在离网发电系统中，根据用途不同，光伏系统的负载大致可以分为均衡性、季节性和临时性3种。在多数应用中，可以认为全年日均耗电量相同的是均衡性负载；有些负载的耗电量随着季节改变而变化，我们称之为季节性负载，其最佳倾角的确定需要根据负载的具体情况进行具体分析；临时性负载常常作为应急电源使用，实际应用很少，一般只要将光伏阵列倾角调整到在使用时能接收到最大太阳辐照量即可。本文将运用一种新的太阳辐照量和安装倾角分析方法---Ecotect太阳辐照量可视化分析软件，对并网光伏发电系统、离网光伏发电系统的光伏方阵最佳倾角进行研究。 1太阳辐照量计算原理根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型，其表达式： Ht=HbRb+Hd[RbHb/H0+1/2(1-Hb/H0)(1+cosβ)]+1/2ρH(1-cosβ)(1) 式中：H、Hb和Hd分别为水平面上的太阳辐照量总量、直接辐照量和散射辐照量；Rb 为倾斜面和水平面上直接辐照量的比值；H0为大气层外水平辐照量；β为倾角；ρ为地面反射率。由此即可计算出朝向赤道不同倾角的方阵面上所接收到的太阳辐照量。 2并网光伏发电系统中光伏阵列最佳倾角的确定在并网发电系统中，要求系统的全年日均发电量最大，即要求光伏方阵倾角调整至接收到全年最大太阳辐照量。以在中电电气南京科技园(北纬31°54′，东经118°46′)安装并网光伏发电系统为例。根据NASA气象数据库数据，运用可视化太阳辐照量分析软件对不同安装倾角的光伏阵列上接收到的太阳辐照量进行计算。计算结果如图1。结果表明，安装倾角在25°时，全年接收到的太阳辐照量最大，累计982865Wh/m2，即该项目的最佳安装倾角是25°；同时，在24°～26°时，太阳能辐照量在982704～982865Wh/m2范围，相差较小，如果考虑预留设计裕度，安装倾角可以在24°～26°选取。 3季节性负载离网光伏发电系统中光伏阵列最佳倾角的确定

太阳能电池最佳方位角与倾斜角完整版

太阳能电池最佳方位角与倾斜角 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

太阳能电池组件的方位角与倾斜角选定（1）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，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。 2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角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及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加

最佳光伏倾角

光伏电站最佳倾角在光伏方阵的设计时，如果采用固定式的安装方式，会有一个“最佳倾角”的概念，这里的最佳倾角指的是当光伏方阵按照某一角度倾斜放置时，光伏板倾斜面上的年总辐射量达到最大，但通常情况下，与这个最佳倾角相近的角度辐射量差别其实很小。而当在电站容量一定的情况下，降低倾角可以节约土地、电缆，增加支架的抗风性；在用地面积一定的情况下，降低倾角可以提高装机容量和发电量，增加收益。下面以甘肃某地区分布式电站为例，进行对比分析。通过软件计算当角度为35°时倾斜面上的年总辐射量最大。23°~37°倾斜面上年总辐射量变化见下图。图1：不同角度下倾斜面上的年总辐射量从上图可以看出，23°~37°倾斜面上年总辐射量变化曲线十分平缓，也就是说最佳倾角附近倾斜面上的总辐射年总量相差很少。

该项目可利用土地面积有限，在这种情况下，分别对35°、30°、25°三个角度电站的装机容量、发电量、投资收益进行对比，结果如下：图2：不同角度下电站装机容量、发电量、收益当光伏组件倾斜角度为35°时，电站装机容量4.0MW，年平均发电量534万kW，融资前税前内部收益率12.64%；当倾斜角度为30°时，电站装机容量4.4MW，年平均发电量586万kW，融资前税前内部收益率12.72%；当倾斜角度为25°时，电站装机容量5.5MW，年平均发电量586万kW，融资前税前内部收益率12.83%。由此可见，与最佳倾角35°相比，25°收益更好。因此，最佳只是说辐射量最大，对于电站整体收益未必最佳，不同项目应该根据项目情况进行多方案对比，最终确定光伏阵列的安装角度。

各省光伏电站的最佳安装倾角发电量速查表!(收藏)

各省光伏电站的最佳安装倾角、发电量速查表！（收藏） (1)、速查表中发电量的计算已考虑79%的系统效率。(2)、速查表已根据当地经纬度换算出组件的最佳安装倾角。(3)、速算表中的每瓦年发电量与电站实际装机容量的乘积就是该电站的年发电量。中国各省市光伏电站最佳安装倾角及发电量速查表类别城市安装角度(°)峰值日照时数h/day每瓦首年发电量(kWh)/W年有效利用小时数（h)直辖市北京354.211.2141213.95 上海254.091.1791179.35 天津 354.571.3181317.76 重庆82.380.686686.27 安徽合肥 273.691.0641064.01 芜湖264.031.1621162.05 黄山 253.841.1071107.26安庆253.911.1271127.45 蚌埠 253.921.131130.33亳州234.411.1151113.03 池州 224.411.0481049.59滁州234.91.0561055.36阜阳 284.611.2141213.09 六安234.81.0651064.01马鞍山 224.731.0611061.13铜陵224.411.0541052.48宣城 234.521.0521052.48 吉林长春414.741.3671366.78 延边-延吉384.271.2311231.25 白城424.741.3691366.78 松原-扶余404.631.3361335.06 吉林414.681.3511349.48 四平 404.661.3441343.71 辽源404.71.3551355.25 通化 374.451.2831283.16 白山374.311.2441242.79 辽宁沈阳364.381.2641262.97 朝阳374.781.3781378.31 阜新

光伏方阵的安装角度计算方式

光伏方阵的安装角度计算方式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60～70％，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。 2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角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及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°～20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。 3.阴影对发电量的影响一般情况下，我们在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。因此，如果太阳电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

光伏阵列安装角度选择

固定式光伏阵列安装角度一、前言太阳是一个巨大的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×10M焦耳的能量，有22亿分之一投射到地球上，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳光被大气层反射、吸收之后，还有70%透射到地面。亿万年来，地球以此形成生物圈。并为地球带来许多能量的来源，如风能，化学能，水能，乃至部分潮汐能均属于广义太阳能。然而，这些能源经过近代工业飞速发展，很多能源已消耗殆尽，狭义太阳能的利用逐渐被人们推向前台。被动式利用太阳能光电转换和光电转换两种方式都得到迅速发展。光热转换是把太阳能转化为热能，光电转换就是将太阳能转化为电能（即通常所说的光伏发电），其中重点是后者。我国的太阳能资源比较丰富且分布范围较广，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。我国地处北半球,太阳能资源异常丰富，总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h，其中西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年17000亿t标准煤，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。专家统计，如果把全国1%的荒漠中的太阳能用于发电，就可以发出相当于2003年全年的耗电量。届时，新疆、西藏、甘肃等广

依照上表并对应地理位置可知，我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是

光伏电站倾角计算方式

太阳能阵列倾角计算方法的讨论和介绍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，相较于较差的设计，增产更可能高达20%。据我所知，大多数业设计师和安装师默认的方法是“阵列最佳倾角”等于“所在地的纬度角”。这篇文章将会讨论和证明这种方法的缺陷，同时介绍我个人认为更为优化和准确的测算方法。相信不少在希望知道老方法的不足之前，可能更感兴趣了解这个“倾角等于纬度角”结论是怎么得出的吧。其实这并非是一个经验论，而是基于太阳行径以及方位在特殊的日期下计算出来的一个等式。想要在地球上定位一个地点，知道经纬度是必要的.经度（Longitude)λ和纬度(Latitude) ?相当于我们平面几何中的Y轴和X轴，不过他们一个以本初子午线（the Prime Meridian)为基准,一个以赤道（Equator）为基准，其坐标交点就是我们需要查找的地点。比如的坐标就是39.9N°，116.4°E，意思就是在赤道以北39.9度，格林威治线以东116.4度。经纬度和方位角（Azimuth）是完全的两个概念，但是这两个角度对于光伏阵列的倾角和朝向，有着至关重要的影响，后文也会有所介绍。图一：经纬度示意图图一的?角度就是该地点相对于地心的纬度角，而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。

图二：方位角示意图如果说经纬角度是定位角的话，方位角更像一个指向角。在世界地图中，“上北下南，左西右东”其实就是对方位角的通俗表达。如图二所示，方位角（Azimuth）其实就是朝向相对于正北的偏角。通常方位角有两种定义围，分别是0至360度和180至-180度。澳大利亚采用的正北是0度，然后顺时针90度为正东，180度为正南，270度为正西。需要注意的是这里的正方向都是指的地理的正方向，而平时拿指南针或者大部分手机APP测出来的是地球磁场的北极，是有一个偏角的，由于是不规则变化，所以没有办法固定这个偏角度。专业的光伏测量仪器，比如英国的SEAWARD或美国的Solmetric生产的自带置GPS的测量工具，是可以准确测出地理北极的。当然设计师也可以登录网上卫星地图，用直尺或量角器在误差允许的围进行估测。图二中还显示了星体（太阳）的高度角（Altitude)α，它表示太阳距离观测点与水平面所成的夹角。高度角随着季节和一天不同时间段在变化，准确的数值需要从观测站数据库获得。高度角的变化直接影响太阳能板对太照强度的接收。其实一年之，太阳相较于同一地点的直线距离是几乎可以看做不变的，甚至冬季比夏季还短一些。而夏天热冬天冷的真正原因就是高度角的差别。

光伏阵列上太阳辐照量计算及最佳安装倾角设计

称之为季节性负载，其最佳倾角的确定需要根据负载的具体情况进行具体分析；临时性负载常常作为应急电源使用，实际应用很少，一般只要将光伏阵列倾角调整到在使用时能接收到最大太阳辐照量即可。本文将运用一种新的太阳辐照量和安装倾角分析方法---Ecotect太阳辐照量可视化分析软件，对并网光伏发电系统、离网光伏发电系统的光伏方阵最佳倾角进行研究。 1太阳辐照量计算原理根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型，其表达式： Ht=HbRb+Hd[RbHb/H0+1/2(1-Hb/H0)(1+cosβ)]+1/2ρH(1-cos β)(1) 式中：H、Hb和Hd分别为水平面上的太阳辐照量总量、直接辐照量和散射辐照量；Rb为倾斜面和水平面上直接辐照量的比值；H0为大气层外水平辐照量；β为倾角；ρ为地面反射率。由此即可计算出朝向赤道不同倾角的方阵面上所接收到的太阳辐照量。 2并网光伏发电系统中光伏阵列最佳倾角的确定在并网发电系统中，要求系统的全年日均发电量最大，即要求光伏方阵倾角调整至接收到全年最大太阳辐照量。以在中电电气南京科技园(北纬31°54′，东经118°46′)安装并网光伏发电系统为例。根据NASA气象数据库数据，运用可视化太

光伏阵列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。 2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角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及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从

光伏阵列最佳倾角计算方法的发展.

光伏阵列最佳倾角计算方法的发展摘要：在光伏电站设计中，为了提高运行效率，增加发电量，需要综合考虑各种因素，计算并确定电站光伏阵列安装的倾角。针对固定角度安装的并网光伏发电系统倾角设计，如果不能直接获取水平面上总辐射量和直接辐射量，则首先需要利用其他气象资料进行水平面上太阳辐射量的计算反演，然后采用某种计算模型计算阵列斜面倾角辐射量，进而给给出最佳倾角推荐值和光伏系统年发电量估算值。通过对计算中各个步骤的方法进行分类总结，比较不同方法的优缺点，给出了计算方法适用条件和建议。还比较了国内常用的光伏电站设计软件特点，并总结了目前最佳倾角计算领域新的研究方向和实际应用中亟待解决的问题等。关键词：光伏发电斜面总辐射量最佳倾角 0 引言地面应用的光伏发电系统，特别是固定式光伏阵列，太阳能电池板倾斜角度的不同会使得方阵面接收的太阳辐射量不同，造成发电量的不同。在光伏电站设计中，为了获得最大的年发电量，除了建筑集成应用中需考虑功能和美观外，光伏阵列设计都是朝向赤道按一定角度倾斜放置的。太阳光线穿过大气层到达地表，受大气中各种组成成分、云、水汽、尘埃等的反射、散射、吸收等作用，方向和能量均发生改变，不再全部以平行光线的形式到达光伏阵列表面。因此光伏阵列斜面上接收到的太阳总辐射由直接辐射、天空散射辐射及地面反射辐射三部分组成。对直接辐射而言，通常由水平放置增加倾角至垂直太阳光线的角度会增加直接辐射量，而后继续增加角度又会减小；对散射辐射而言，由水平放置增加倾角意味着减小阵列对应天空的开阔程度，导致接受的散射辐射减小，同时增加(？)接受散射辐射量。增加倾角会增加少量反射辐射量。此外，增加倾角会导致阵列面对应的实际日出日落时间发生变化，使得阵列斜面上一天的日照时间变短。在实际应用中，增加倾角还提高了雨水对灰尘的冲洗能力，可降低灰尘对面板的覆盖。增加倾角还会增加阵列相互遮挡的可能，加大了阵列间的间距系数，降低了电站的用地效率。

光伏电站的精细化设计最佳倾角及间距的优化计算

这几年随着光伏行业的整体回暖，特别是国内光伏行业的蓬勃发展，光伏电站的规模和数量日益剧增。行业的不断发展和成熟对于电站设计也提出了更高的要求，从前的粗放型设计已经无法满足当今的发展需求了，光伏电站的精细化设计，一丝一毫地抠细节以提高光伏电站的发电量才能赢得业主和投资者的认可。目前国内的许多电站设计者们和一些光伏类工具书上对于最佳倾角的设计，往往是用软件或者公式计算倾斜面上的年辐射量最大来确定最佳倾角，比如使用PVsyst 6计算最佳倾角时，不停的调整倾角度数，以达到三个参数：Transposition Factor FT 和Global on collector plane 最大，Loss By Respect To Optimum 为0%，比如下面这样这个时候所对应的倾角就是最佳倾角，然后再根据这个最佳倾角，使用《光伏发电站设计规范》中的规定冬至日上午9点至下午3点不遮挡的最小间距公式： D=Lcosβ+Lsinβ (0.707tan?+0.4338)/(0.707-0.4338tan?) 式中：L——阵列倾斜面长度 D——两排阵列之间距离 β——阵列倾角 ?——当地纬度以上就是目前许多设计人员在设计固定式地面电站时候对最佳倾角和最小间距的选取过程，然而事实是，这样的设计真的是最佳方案吗？先不说间距，就说这个最佳倾角，让我们来看看某地的一个光伏电站，按照上面的设计方法计算，最佳倾角选取为38°，阵列中心间距为9.4m。我们以9.4m为固定间距不变，2°为步长，用PVsyst 6作为模拟计算软件，算出28度～44度之间的不同倾角下，1MW光伏电站发电量，列出下表

光伏电站倾角计算方式

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，相较于较差的设计，增产更可能高达20%。据我所知，大多数业内设计师和安装师默认的方法是“阵列最佳倾角”等于“所在地的纬度角”。这篇文章将会讨论和证明这种方法的缺陷，同时介绍我个人认为更为优化和准确的测算方法。相信不少同仁在希望知道老方法的不足之前，可能更感兴趣了解这个“倾角等于纬度角”结论是怎么得出的吧。其实这并非是一个经验论，而是基于太阳行径以及方位在特殊的日期下计算出来的一个等式。想要在地球上定位一个地点，知道经纬度是必要的.经度（Longitude)λ和纬度(Latitude) ?相当于我们平面几何中的Y轴和X轴，不过他们一个以本初子午线（the Prime Meridian)为基准,一个以赤道（Equator）为基准，其坐标交点就是我们需要查找的地点。比如北京的坐标就是°，°E，意思就是北京在赤道以北度，格林威治线以东度。经纬度和方位角（Azimuth）是完全的两个概念，但是这两个角度对于光伏阵列的倾角和朝向，有着至关重要的影响，后文也会有所介绍。图一：经纬度示意图图一的?角度就是该地点相对于地心的纬度角，而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。图二：方位角示意图如果说经纬角度是定位角的话，方位角更像一个指向角。在世界地图中，“上北下南，左西右东”其实就是对方位角的通俗表达。如图二所示，方位角（Azimuth）其实就是朝向相对于正北的偏角。通常方位角有两种定义范围，分别是0至360度和180至-180度。澳大利亚采用的正北是0度，然后顺时针90度为正东，180度为正南，270度为正西。需要注意的是这里的正方向都是指的地理的正方向，而平时拿指南针或者大部分手机APP测出来的是地球磁场的北极，是有一个偏角的，由于是不规则变化，所以没有办法固定这个偏角度。专业

光伏方阵最佳倾角计算

太阳能发电系统的最佳化设计量子效率发表于：2006-4-4 15:38:55 杨金焕,葛亮,陈中华,汪征 (上海电力学院,上海200090) 摘要:独立光伏发电系统需要进行最佳化设计。介绍了一种简明合理而又实用的最佳化设计方法。应用前国外常用的倾斜面上太阳辐照量的计算公式,根据不同的蓄电池维持天数,应用能量平衡原理,得到相应的太阳电池方阵最佳倾角,然后通过循环计算,得出一系列太阳电池方阵和蓄电池容量的组合,再通过经济核算等,最后确定光伏系统的规模,编制了相应的计算机程序,并进行了实例计算。关键词:优化设计;光伏方阵;蓄电池;维持天数中图分类号:TK514 文献标识码:A 文章编号:1004 - 3950(2003) 05 - 0025 - 04 The optimum sizing of stand2alone photovoltaic systems YANG Jin2huan , GE Liang , CHEN Zhong2hua , WANG Zheng2hong (Shanghai Institute of Electric Power , Shanghai 200090 , China) Abstract :Stand2alone photovoltaic systems should be of optimum sizing. This article introduces a concise , rational and practical method. The method adopts the calculating formula currently used abroad for determining the solar radiation on tilted surface. According to the days of autonomy and the principle of energy equilibrium , the optimum tilt angle of photovoltaic arrayis obtained first and then a series of capacity combinations of photovoltaic array and battery by means of cycle calculations.The size of photovoltaic systems is finally determined after further economic accounting. A relevant computer program isworked out and a calculated example presented. Key words :optimum sizing ; photovoltaic array ; batteries ; days of autonomy 1 前言近年来太阳能(又称光伏) 发电得到了迅速的发展,在我国各种光伏系统及应用产品不断涌现,出现了前所未有的可喜局面。然而稍加分析便可看出,很多产品都没有经过仔细的最佳化设计, 有的系统和产品是照猫画虎,以讹传讹;有的则根本不符合光伏发电的基本规律和工作特点,以致不能保证长期稳定可靠地运行,或者配置容量过大,造成大量浪费,影响了光伏电源的推广应用。在现阶段,太阳电池的价格还较高,光伏系统应当根据负载要求和当地的气象地理条件进行最佳化设计,通过科学的计算方法,达到可靠性和经济性的最佳结合。然而,由于光伏发电系统运行时牵涉到的影响因素很多,关系错综复杂,设计计算相当困难。一些设计方法不是十分繁杂, 就是不够完善。我们在以前工作的基础上[1 ] ,进一步做了修正和改进,总结出了一种简明合理而又实用的最佳化设计方法。光伏系统按供电方式大致可分为独立系统、混合系统和并网系统三大类,本文仅讨论应用最广泛的独立光伏系统的最佳化设计。