光伏电站太阳能电池阵列间距的计算

1、光伏电站太阳能电池阵列间距的计算摘要：用两种方法探讨了太阳能光伏电站设计中的太阳电池阵列间距 的计算方式。分析表明，当阵列高度一定时，后排电池阵列上不出现 前排电池阵列的阴影的最小距离与太阳高度角密切相关。最后，导出 了可供光伏电站设计参考的理论计算式。0引言在太阳能光伏电站设计中，电池阵列的布置非常重要。阵列间的距离 对电站的输出功率和转换功率有较大的影响，如安装不妥，后排的太 阳能光被前排的遮挡。与阵列间距密切相关的是太阳高角度，因此本 文中提出了两种计算太阳高角度的方法，并对结果进行比较。1太阳高角度太阳能电池阵列安装见图1所示，图中物理量在下文中进行说 明。太阳高度角是指对于地球上的某

2、个地点太阳光的入射方向和地平面 之间的夹角。太阳高度角是决定地球表面获得太阳热能多少的最重要 因素。1.1影子倍率法计算太阳高度角一般在水平面垂直竖立的高为L的木杆，其南北方向影子的长度为Ls,太阳的高度角为h,方位角为a ,那么影 子的倍率R可由下式表示1：LsR= =ctgh cosa (1)式中：R影子倍率；L 阵列高度；Ls 影子长度；h 太阳高角度；a 太阳方位角o阵列的影子长度因安装场所的纬度、季节、时间不同而异，如果 在影子最长的冬至，从午前9： 00至午后15:00,影子对阵列没有影 响，说明太阳电池输出功率不受影响。通过“冬至太阳位置图”可 以知道这段时间内的太阳高度角h和方

3、位角a。1.2 根据函数计算太阳能高度角根据球面三角函数分析认为太阳高度与观测者的地理纬度、太阳 赤纬和方位角有着一定关系，它们之间的关系式为：(2)sinh=sin(p sm6 +cos(p *cos6 *cosa式中：q%地纬度角;5 当地赤纬角;一年中地第n天的赤纬角。按如下公式计算：84+n0 =23.45sin( 360 上65)(3)式(2) (3)中，若已知某点的地理位置，日期和时刻，就可以算出当 地当时的太阳高度角。正午时，太阳方位角为零，则cosa=l,式(2)变为Sinh=sin(p sm6 +cos6 cos6 = TOC o 1-5 h z cos (p 6 ) =si

4、n90 (p 6 ) (4)得出计算太阳高度角的基本公式：h=90 -(p -6 )(5)阵列间距的计算2. 1利用1. 1中方法计算间距由图1及公式(1)可以得出：Ls=Lectgh cosa(6)h与a根据当地纬度可以查出，Ls即可求出。2.2 利用1.2中方法计算间距由图1可以知道太阳高度角与电池阵列之间的关系，由几何图形分析可得：L e了厂=tgh = tg 90 (p 6 )(7)L 二(L e)*ctgh=(L_e)*ctg90 (p 6 ) (8)由公式(8)可知，太阳高度角h越小，其投影距离L越大。所以设计采用最小的入射角即冬至日太阳高度角进行阵列间距的计算 可以满足要求。各维

5、度下电池阵列间距根据上述两种计算方法，计算电池阵列的间距，结果见表1、表2.衣1方法1计算的阵列间坤当地纬度冬至H太阳府度角冬至日方位角间距3331“45砂urn35。30。431.267匕40“2742力1.459二42。2驴41 1.547L4424!41。1.695A表2方法2计算的阵列间距当地玮度冬至口太阳高度角间距30。36。1.350, C)3尹31。1.664 S娉）4026。2.003 L-时24。2.246 (L-君）时222.475 卜y )从表1和表2可以看出，随着纬度的升高，而太阳高度角逐渐减小， 阵列间距应该逐渐增大。结论电池阵列是光伏发电系统的核心部件，电池阵列最佳倾角、阵 列间距设计的优劣，对光伏发电性能有着重要的影响。本文通过两种 不同的方法，对太阳能电池阵列的间距进行计算，认为两种方法都可 以应用于实践。参考文献：日本太阳光发电协会.太阳能光伏发电系统的设计与施工M.北 京：科学出版