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：池板最佳方方位角為0°。即池板最佳佳朝向為正正南。①方位角②已知參數(shù)（（1）1）太陽能電電池板技術(shù)術(shù)參數(shù)：單板：1580mmX808mmX45mm；轉(zhuǎn)換效率：：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)鼐暥榷?23.1°；陣列峰值值功率=500kW；線損=0.01；變流器損損耗=0.03；③池板日發(fā)發(fā)電量計計算池板日發(fā)發(fā)電量的的計算包包括三部部分：1）某天內(nèi)時時均輻射射量計算算；2）考慮陰影影影響的的池板有有效面積積計算；3）變流器投投切時間間計算。以12.13為例，即即天數(shù)n=347因為與劉劉陽的算算法不一一樣，并非每月月選一個個特征日日，故而此處處任意取取一天都都可以。。1、時均輻輻射量的的計算1）月平均均每日斜斜面太陽陽輻射量量在RETScreen軟件中輸輸入所在在地區(qū)、、池板傾傾角及其其他參數(shù)數(shù)。從表中讀讀出月平均每每日斜面面太陽輻輻射量數(shù)數(shù)據(jù)。關(guān)于冬季季輻射量量比較高高的問題題：原因是軟軟件中可可能考慮慮到當(dāng)?shù)氐貧夂驐l條件等因因素的緣緣故，分分析其他他地區(qū)數(shù)數(shù)據(jù)后認(rèn)認(rèn)為此數(shù)數(shù)據(jù)可信信。每日斜面面太陽輻輻射量數(shù)數(shù)據(jù)如下圖所所示：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）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量在RETScreen中所提供供的傾斜斜面太陽陽輻射量量（度/平方米/日）應(yīng)該該為每月月平均每每日的總總輻射量量，假設(shè)設(shè)某個月月份每一一天的輻輻射量不不變，為為該月的的日總輻射射值。2）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量例：利用用RETScreen軟件所提提出的12月份月平平均每日日的太陽陽能輻射射－傾斜斜面太陽陽輻射量量做一天天每時太太陽輻射射量的估估算。由RETScreen提供3.30度/平方米/日＝12月每天的的地外輻輻射能量量。2）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量日輻射曲曲線如圖圖所示：：——此圖引自自《太陽能光光伏系統(tǒng)統(tǒng)概論》2）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量已知一天天內(nèi)太陽陽輻射量量近似成成正態(tài)分分布曲線線，時均均輻射量量的計算算過程如如下：首先，利利用下式式計算日日出日落落時間：：日出時間間日落時間間（其中赤赤緯角及日出日日落計算算見后面面）2）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量其次，令令日出和和日落時時間分別別為正態(tài)態(tài)分布區(qū)區(qū)間（a，b）的起始始和結(jié)束束值：=a，=b；=(b+a)/2,=(b-a)/6正態(tài)分布布函數(shù)，且，2）建立正正態(tài)分布布模型，，得出時時均輻射射量根據(jù)假設(shè)設(shè)，一天天每一時時刻的時時均輻射射值服從從正態(tài)分分布，概概率密度度為f(t)，則一天某某一小時時內(nèi)（8時）時均均輻射量量H(8)=日均輻射射量*{f(7.5)到f(8.5)的積分}。根據(jù)以上上可求出出時均輻輻射量冬至日（（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時均輻射射量H(8)=3.3*=0.227度返回2、面積計算算1）參數(shù)計計算：已知池板板傾角=20°°，當(dāng)?shù)鼐暰暥?23.1°，天數(shù)n=347，則可得得：?赤緯角=23.1°°?日出時間=6.7?日落時間=17.3當(dāng)上午8點時，即太陽陽時=8，有：?時角?太陽高度角=15.67°此處由于北京京與廣東南海經(jīng)度度相差不大（3.15°）,故換算過程忽忽略不計2、面積計算2）陰影面積計計算：如圖，設(shè)陰影影在斜面上長長度為x，已知池板長長度L=3.3，傾角=20°,前后池板距離離d=4.5m，已求出上午午8點時刻太陽入入射角=15.67°?？伤愠鰀’=d-L*cos=1.4m由圖可知：可得陰影長度度x=得陰影面積比比值=0.3793LHd’x太陽光此處計算中的d均為d’2、面積計算2）陰影面積計計算：依照以上計算算方法，可得得到下表（12.13）：(日出時間=6.7，日落時間=17.3，故只計算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：對于圖表表中的數(shù)據(jù)，，當(dāng)陰影面積積百分百小于于零時，此時池板處于于無陰影遮擋擋狀態(tài)，陰影影面積百分百百計為零。2、面積計算2）陰影面積計計算：實際上，池板板的有效面積積（除去陰影影的面積）每每一分鐘都會會有所變化，，在實際計算算中采用算術(shù)平均法計算。例如某日早晨晨8時的有效面積積S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2;其中第一排的的池板有效面面積不受影響響。計算過程程如下：已知池板長度度L=3.3m,陣列寬度W=65m，陣列排數(shù)R=18排，可算得：：池板實際總面面積=65*3.3*18=3861m2池板總有效面面積S(7.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.5317476)=1922m2S(8.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.2506976)=2947m22S(8)=S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2=2434m2返回3、池板輸出電能能（每小時））池板輸出電能能（每小時））已知池板轉(zhuǎn)換效率率=0.15，由已求數(shù)據(jù)據(jù)知：12.13日8時池板輸出電電能P=0.15*0.227*2434=82.7164kw4、池板投切判斷斷當(dāng)池板每小時時輸出電能低于陣列峰值功率率=500kW的10%時，切除變流流器，即此時池板輸出出電量為零。即將池板輸出出電能（每小小時）P與500*10%相比，若P<500*10%=50KW時，將該小時時輸出電量計計為零。5、日發(fā)電電量計計算將24個小時時的發(fā)發(fā)電量量加起起來即即得日發(fā)電電量。計算一一天內(nèi)內(nèi)每小小時的的發(fā)電電量，，以及及某天天全天天發(fā)電電量。。for循環(huán)內(nèi)部計計算一一天24小時，，每個個小時時的發(fā)發(fā)電量量，外外部求求和即即得到到一天天的發(fā)發(fā)電量量。池板12.13日發(fā)電電量計計算數(shù)數(shù)據(jù)如如下表表所示示故12.13這天，，日發(fā)發(fā)電量量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)電電量計計算將365天的發(fā)發(fā)電量量加起起來即即得年年發(fā)電電量（（不計計損耗耗）。。即P1==49.7425萬kW.h在LabView軟件中中用for循環(huán)內(nèi)部自自動計計算一一年內(nèi)內(nèi)每天天的發(fā)發(fā)電量量，外外部求求和即即可算算出一一年內(nèi)內(nèi)發(fā)電電量，，除去去線損損和變變流器器損耗耗即是是光伏伏陣列列實際際并網(wǎng)網(wǎng)電量量。④年發(fā)電電量計計算已知線損=0.01變流器器損耗耗=0.03可得由由變流流器發(fā)發(fā)出的的發(fā)電電量：：除去線線損的的發(fā)電電量：：P2=P1*(1-)=49.7425*(1-0.01)=49.2451實際輸輸出的的發(fā)電電量（除去去變流流器損損耗））=P1*(1-)*(1-)=49.7425*(1-0.01)(1-0.03)=47.7677⑤項目預(yù)預(yù)期年年發(fā)電電量與與該軟軟件計計算結(jié)結(jié)果比比較：項目預(yù)預(yù)期發(fā)發(fā)電量量：52.1666萬kW.h；軟件計計算結(jié)結(jié)果：：47.7677萬kW.h；誤差：：8.43%若不考考慮陰陰影實實際發(fā)發(fā)電：：57.3602萬kW.h陰影損損失電電量：：16.72%總結(jié)主要是是解決決太陽陽能池池板發(fā)發(fā)電量量計算算（考考慮池池板陰陰影、、傾角角和方方位角角）的的問題題。1、計算中中的假假設(shè)：：1）每個小小時輻輻射量量的計算算，假假設(shè)某某個月月份每每一天天的輻輻射量量不變變，等等于該該月的的月平平均每每日斜斜面太太陽輻輻射量量。2）假設(shè)設(shè)一天天每一一時刻刻的時時均輻輻射值值服從從正態(tài)分分布，概率率密度度為f(t)，則一一天某某一小小時內(nèi)內(nèi)（8時）時時均輻輻射量量H(8)=日均輻輻射量量*f(7.5)到f(8.5)的積分分。3）池板板的有有效面面積（（除去去陰影影的面面積））每一一分鐘鐘都會會有所所變化化，實實際計計算采采用算術(shù)平平均法法計算。。例如如某日日早晨晨8時的有有效面面積S(8)=[S(7.5)+S(8.5)]/2;其中第第一排排的池池板有有效面面積不不受影影響；；總結(jié)2、計算過過程：1）利用用RETScreen軟件得得到的的月平平均每每日斜斜面太太陽輻輻射量量數(shù)據(jù)據(jù)；2）建立立正態(tài)態(tài)分布布模型型，得得出時時均輻輻射量量；3）計算算考慮慮陰