太陽能電池板發(fā)電量計算課程課件

太陽能池板年發(fā)電量的計算——考慮池板傾角、方位角和陰影的影響參數(shù)表示：輸入量：輸出量：如圖1所示池板傾角

：太陽電池方陣平面與水平地面的夾角。太陽高度角

：太陽光線與其在地平面上投影之間的夾角，表示太陽高出水平面的角度。LHd如圖2所示赤緯角

：太陽直射點的緯度與赤道平面的夾角。如圖2所示時角

：相對于圓弧QB，從天子午圈上的Q點起算（即從正午起算），順時針方向為正，逆時針方向為負(fù)，即上午為負(fù)，下午為正。通常數(shù)值等于離正午的時間（小時）乘以15°。這里參與計算的時間為地方時間，若使用北京時間則還需先轉(zhuǎn)換為地方時間，轉(zhuǎn)換公式為：B地的地方時=北京時間±兩地經(jīng)度差×1/15（若B地位于北京的東側(cè)，計算時取“+”號，若B地位于北京西側(cè)，計算時取“-”號，可概括為“東加西減”）。如圖3所示池板方位角

：方陣的垂直面與正南方向的夾角（向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度）。如圖4所示太陽入射角

：太陽入射線與傾斜面法線之間的夾角。說明

為了計算太陽能電池板的年發(fā)電量，先求出池板的日發(fā)電量；對一年內(nèi)每天的池板發(fā)電量求和，即可得出太陽能池板的年發(fā)電量。

為了計算太陽能電池板的日發(fā)電量，先求出池板的時均發(fā)電量。池板年發(fā)電量池板日發(fā)電量日均輻射量池板有效面積池板的投切說明

首先利用RETScreen軟件提供的月平均每日斜面太陽輻射量數(shù)據(jù)，假設(shè)某個月份每一天的輻射量不變，得出該月的日均輻射值。

然后通過查資料得出求各種相關(guān)數(shù)據(jù)的公式和方法，計算出電池板陰影所占面積，得到池板有效面積。

再建立模型，可算出考慮陰影的情況下電池板的時發(fā)電量。

同時在考慮每小時電池板不同功率時的投切、池板轉(zhuǎn)換效率、線損、變流器效率等因素的情況下得出日發(fā)電量

日均輻射量池板有效面積池板的投切池板日發(fā)電量實例下面主要以一南海項目數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明。①方位角

①方位角

結(jié)論：：池板最最佳方方位角角為0°。即池板板最佳佳朝向向為正正南。。①方位角角②已知參參數(shù)（（1）1）太陽陽能電電池板板技術(shù)術(shù)參數(shù)數(shù)：單板：：1580mmX808mmX45mm；轉(zhuǎn)換效效率：：0.15；功率峰值：：180Wp；總數(shù)：2795個；2）池板布置置：每斜排單元元四個池板板，則池板長度=808mmX4=3232mm，實際取3.3m；陣列寬度=65m，一排40個斜排單元元，160個池板；陣列排數(shù)=18排；池板間距=4.5m；池板傾角=20°；②已知參數(shù)（（2）3）其他：當(dāng)?shù)鼐暥?23.1°；陣列峰值功功率=500kW；線損=0.01；變流器損耗耗=0.03；③池板日發(fā)電電量計算池板日發(fā)電電量的計算算包括三部部分：1）某天內(nèi)時均均輻射量計計算；2）考慮陰影影影響的池板板有效面積積計算；3）變流器投切切時間計算算。以12.13為例，即天天數(shù)n=347因為與劉陽陽的算法不不一樣，并非每月選選一個特征征日，故而此處任任意取一天天都可以。。1、時均輻射射量的計算算1）月平均每每日斜面太太陽輻射量量在RETScreen軟件中輸入入所在地區(qū)區(qū)、池板傾傾角及其他他參數(shù)。從表中讀出出月平均每日日斜面太陽陽輻射量數(shù)數(shù)據(jù)。關(guān)于冬季輻輻射量比較較高的問題題：原因是軟件件中可能考考慮到當(dāng)?shù)氐貧夂驐l件件等因素的的緣故，分分析其他地地區(qū)數(shù)據(jù)后后認(rèn)為此數(shù)數(shù)據(jù)可信。。每日斜面太太陽輻射量量數(shù)據(jù)如下圖所示示：月每日的太陽輻射

-傾斜面度/平方米/日一月2.38二月1.91三月1.96四月2.34五月2.77六月3.06七月3.53八月4.03九月4.18十月4.19十一月3.60十二月3.302）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量在RETScreen中所提供的的傾斜面太太陽輻射量量（度/平方米/日）應(yīng)該為為每月平均均每日的總總輻射量，，假設(shè)某個個月份每一一天的輻射射量不變，，為該月的的日總輻射值值。2）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量例：利用RETScreen軟件所提出出的12月份月平均均每日的太太陽能輻射射－傾斜面面太陽輻射射量做一天天每時太陽陽輻射量的的估算。由RETScreen提供3.30度/平方米/日＝12月每天的地地外輻射能能量。2）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量日輻射曲線線如圖所示示：——此圖引自《太陽能光伏伏系統(tǒng)概論論》2）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量已知一天內(nèi)內(nèi)太陽輻射射量近似成成正態(tài)分布布曲線，時時均輻射量量的計算過過程如下：：首先，利用用下式計算算日出日落落時間：日出時間日落時間（其中赤緯緯角及日出日落落計算見后后面）2）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量其次，令日日出和日落落時間分別別為正態(tài)分分布區(qū)間（（a，b）的起始和和結(jié)束值：：=a，=b；=(b+a)/2,=(b-a)/6正態(tài)分布函函數(shù)，且，2）建立正態(tài)態(tài)分布模型型，得出時時均輻射量量根據(jù)假設(shè)，，一天每一一時刻的時時均輻射值值服從正態(tài)態(tài)分布，概概率密度為為f(t)，則一天某一一小時內(nèi)（（8時）時均輻輻射量H(8)=日均輻射量量*{f(7.5)到f(8.5)的積分}。根據(jù)以上可可求出時均均輻射量冬至日（12.13）上午8時，a==6.7，b==17.3可知=(6.7+17.3)/2=12，=(17.3-6.7)/6=1.76時均輻射量量H(8)=3.3*=0.227度返回2、面積計算1）參數(shù)計算算：已知池板傾傾角=20°，當(dāng)?shù)鼐暥榷?23.1°，天數(shù)n=347，則可得：：?赤緯角=23.1°?日出時間=6.7?日落時間=17.3當(dāng)上午8點時，即太太陽時=8，有：?時角?太陽高度角角=15.67°此處由于北北京與廣東南海經(jīng)經(jīng)度相差不大（3.15°°）,故換算過程程忽略不計2、面積計算2）陰影面積積計算：如圖，設(shè)陰陰影在斜面面上長度為為x，已知池板板長度L=3.3，傾角=20°,前后池板距距離d=4.5m，已求出上上午8點時刻太陽陽入射角=15.67°?？伤愠鰀’=d-L*cos=1.4m由圖可知：：可得陰影長長度x=得陰影面積積比值=0.3793LHd’x太陽光此處計算中中的d均為d’2、面積計算2）陰影面積積計算：依照以上計計算方法，，可得到下下表（12.13）：(日出時間=6.7，日落時間間=17.3，故只計算算7點到17點)2、面積計算太陽時時角太陽高度角陰影面積百分比7.0-75.003.780.77683807.5-67.509.830.53174768.0-60.0015.670.36830088.5-52.5021.230.25069769.0-45.0026.440.16196189.5-37.5031.210.093262010.0-30.0035.430.039847610.5-22.5038.95-0.000737511.0-15.0041.62-0.029568511.5-7.5043.29-0.046920812.00.0043.87-0.052727312.57.5043.29-0.046920813.015.0041.62-0.029568513.522.5038.95-0.000737514.030.0035.430.039847614.537.5031.210.093262015.045.0026.440.161961815.552.5021.230.250697616.060.0015.670.368300816.567.509.830.531747617.075.003.780.7768380注：對于圖圖表中的數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)陰陰影面積百百分百小于于零時，此時池板處處于無陰影影遮擋狀態(tài)態(tài)，陰影面面積百分百百計為零。。2、面積計算2）陰影面積積計算：實際上，池池板的有效效面積（除除去陰影的的面積）每每一分鐘都都會有所變變化，在實實際計算中中采用算術(shù)平均法法計算。例如某日早早晨8時的有效面面積S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2;其中第一排排的池板有有效面積不不受影響。。計算過程程如下：已知池板長長度L=3.3m,陣列寬度W=65m，陣列排數(shù)數(shù)R=18排，可算得得：池板實際總總面積=65*3.3*18=3861m22池板總有效效面積S(7.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.5317476)=1922m22S(8.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.2506976)=2947m2S(8)=S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2=2434m2返回3、池板輸出電電能（每小小時）池板輸出電電能（每小小時）已知池板轉(zhuǎn)換效效率=0.15，由已求數(shù)數(shù)據(jù)知：12.13日8時池板輸出出電能P=0.15*0.227*2434=82.7164kw4、池板投切判判斷當(dāng)池板每小小時輸出電電能低于陣列峰值功功率=500kW的10%時，切除變變流器，即即此時池板輸輸出電量為為零。即將池板輸輸出電能（（每小時））P與500*10%相比，若P<500*10%=50KW時，將該小小時輸出電電量計為零零。5、日發(fā)電量計計算將24個小時的發(fā)發(fā)電量加起起來即得日發(fā)電量。計算一天內(nèi)內(nèi)每小時的的發(fā)電量，，以及某天天全天發(fā)電電量。for循環(huán)內(nèi)部計算一一天24小時，每個個小時的發(fā)發(fā)電量，外外部求和即即得到一天天的發(fā)電量量。池板12.13日發(fā)電量計計算數(shù)據(jù)如如下表所示示故12.13這天，日發(fā)發(fā)電量P==1529.395kW太陽時時角太陽高度角陰影面積百分比池板有效面積（m2）斜面輻射照度（W/㎡)遮擋時池板時輻射量（kW）遮擋池板發(fā)電量（kW·h）7-753.780.5722241774.3860.193705343.707351.55618-6015.670.3912232434.4070.33196808.1267121.2199-4526.440.1583573283.550.290667954.42143.16310-3035.430.0330083740.6350.2949551103.32165.49811-1541.62038610.3093221194.293179.14412043.87038610.3150511216.413182.462131541.62038610.3118071203.887180.583143035.430.0466313690.960.3048481125.18168.777154526.440.171983233.8760.306819992.2133148.832166015.670.3912232434.4070.356142866.9933130.04917753.780.2658742891.4910.133983387.409358.1114④年發(fā)電量計計算將365天的發(fā)電量量加起來即即得年發(fā)電電量（不計計損耗）。。即P1==49.7425萬kW.h在LabView軟件中用for循環(huán)內(nèi)部自動計算算一年內(nèi)每天天的發(fā)電量，，外部求和即即可算出一年年內(nèi)發(fā)電量，，除去線損和和變流器損耗耗即是光伏陣陣列實際并網(wǎng)網(wǎng)電量。④年發(fā)電量計算算已知線損=0.01變流器損耗=0.03可得由變流器器發(fā)出的發(fā)電電量：除去線損的發(fā)發(fā)電量：P2=P1*(1-)=49.7425*(1-0.01)=49.2451實際輸出的發(fā)發(fā)電量（除去變流器器損耗）=P1*(1-)*(1-)=49.7425*(1-0.01)(1-0.03)=47.7677⑤項目預(yù)期年發(fā)發(fā)電量與該軟軟件計算結(jié)果果比較：項目預(yù)期發(fā)電電量：52.1666萬kW.h；軟件計算結(jié)果果：47.7677萬kW.h；誤差：8.43%若不考慮陰影影實際發(fā)電：：57.3602萬kW.h陰影損失電量量：16.72%總結(jié)主要是解決太太陽能池板發(fā)發(fā)電量計算（（考慮池板陰陰影、傾角和和方位角）的的問題。1、計算中的假設(shè)設(shè)：1）每個小時輻射射量的計算，假設(shè)設(shè)某個月份每每一天的輻射射量不變，等等于該月的月月平均每日斜斜面太陽輻射射量。2）假設(shè)一天每每一時刻的時時均輻射值服服從正態(tài)分布，概率密度為為f(t)，則一天某一一小時內(nèi)（8時）時均輻射射量H(8)=日均輻射量*f(7.5)到f(8.5)的積分。3）池板的