太阳能电池板发电量计算课程课件

太阳能池板年发电量的计算——考虑池板倾角、方位角和阴影的影响参数表示：输入量：输出量：如图1所示池板倾角

：太阳电池方阵平面与水平地面的夹角。太阳高度角

：太阳光线与其在地平面上投影之间的夹角，表示太阳高出水平面的角度。LHd如图2所示赤纬角

：太阳直射点的纬度与赤道平面的夹角。如图2所示时角

：相对于圆弧QB，从天子午圈上的Q点起算（即从正午起算），顺时针方向为正，逆时针方向为负，即上午为负，下午为正。通常数值等于离正午的时间（小时）乘以15°。这里参与计算的时间为地方时间，若使用北京时间则还需先转换为地方时间，转换公式为：B地的地方时=北京时间±两地经度差×1/15（若B地位于北京的东侧，计算时取“+”号，若B地位于北京西侧，计算时取“-”号，可概括为“东加西减”）。如图3所示池板方位角

：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）。如图4所示太阳入射角

：太阳入射线与倾斜面法线之间的夹角。说明

为了计算太阳能电池板的年发电量，先求出池板的日发电量；对一年内每天的池板发电量求和，即可得出太阳能池板的年发电量。

为了计算太阳能电池板的日发电量，先求出池板的时均发电量。池板年发电量池板日发电量日均辐射量池板有效面积池板的投切说明

首先利用RETScreen软件提供的月平均每日斜面太阳辐射量数据，假设某个月份每一天的辐射量不变，得出该月的日均辐射值。

然后通过查资料得出求各种相关数据的公式和方法，计算出电池板阴影所占面积，得到池板有效面积。

再建立模型，可算出考虑阴影的情况下电池板的时发电量。

同时在考虑每小时电池板不同功率时的投切、池板转换效率、线损、变流器效率等因素的情况下得出日发电量

日均辐射量池板有效面积池板的投切池板日发电量实例下面主要以一南海项目数据为例进行说明。①方位角

①方位角

结论：池板最佳方位角为0°。

即池板最佳朝向为正南。①方位角

②已知参数（1）1）太阳能电池板技术参数：

单板：1580mmX808mmX45mm；

转换效率：0.15；

功率峰值：180Wp；

总数：2795个；2）池板布置：

每斜排单元四个池板，则

池板长度=808mmX4=3232mm，实际取3.3m；

阵列宽度=65m，一排40个斜排单元，160个池板；

阵列排数=18排；

池板间距=4.5m；

池板倾角=20°；②已知参数（2）3）其他：

当地纬度=23.1°；

阵列峰值功率=500kW；

线损=0.01；

变流器损耗=0.03；③池板日发电量计算池板日发电量的计算包括三部分：1）某天内时均辐射量计算；2）考虑阴影影响的池板有效面积计算；3）变流器投切时间计算。以12.13为例，即天数n=347因为与刘阳的算法不一样，并非每月选一个特征日，故而此处任意取一天都可以。1、时均辐射量的计算1）月平均每日斜面太阳辐射量在RETScreen软件中输入所在地区、池板倾角及其他参数。

从表中读出月平均每日斜面太阳辐射量数据。关于冬季辐射量比较高的问题：原因是软件中可能考虑到当地气候条件等因素的缘故，分析其他地区数据后认为此数据可信。每日斜面太阳辐射量数据如下图所示：月每日的太阳辐射

-倾斜面度/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）建立正态分布模型，得出时均辐射量

在RETScreen中所提供的倾斜面太阳辐射量（度/平方米/日）应该为每月平均每日的总辐射量，假设某个月份每一天的辐射量不变，为该月的日总辐射值。

2）建立正态分布模型，得出时均辐射量

例：利用RETScreen软件所提出的12月份月平均每日的太阳能辐射－倾斜面太阳辐射量做一天每时太阳辐射量的估算。

由RETScreen提供3.30度/平方米/日＝12月每天的地外辐射能量。

2）建立正态分布模型，得出时均辐射量日辐射曲线如图所示：

——此图引自《太阳能光伏系统概论》

2）建三立正三态分三布模三型，三得出三时均三辐射三量已知三一天三内太三阳辐三射量三近似三成正三态分三布曲三线，三时均三辐射三量的三计算三过程三如下三：首先三，利三用下三式计三算日三出日三落时三间：日出三时间日落三时间（其三中赤三纬角及日三出日三落计三算见三后面三）2）建三立正三态分三布模三型，三得出三时均三辐射三量其次三，令三日出三和日三落时三间分三别为三正态三分布三区间三（a，b）的三起始三和结三束值三：=a，=b；=(三b+三a)三/2三,三=(三b-三a)三/6正态三分布三函数，且，2）建三立正三态分三布模三型，三得出三时均三辐射三量根据三假设三，一三天每三一时三刻的三时均三辐射三值服三从正三态分三布，三概率三密度三为f(三t)，则一三天某三一小三时内三（8时）三时均三辐射三量H(三8)三=日均三辐射三量*{f三(7三.5三)到f(三8.三5)的积三分}。根据三以上三可求三出时三均辐三射量冬至三日（12三.1三3）上三午8时，a=三=三6.三7，b=三=1三7.三3可知=(三6.三7+三17三.3三)/三2=三12，=(三17三.3三-6三.7三)/三6=三1.三76时均三辐射三量H(三8)三=3三.3三*三=三0.三22三7度返回2、面积三计算1）参三数计三算：已知三池板三倾角=2三0°，当三地纬三度=2三3.三1°，天三数n=三34三7，则三可得三：•赤纬三角=2三3.三1°•日出三时间=6三.7•日落三时间=1三7.三3当上三午8点时三，即三太阳三时=8，有三：•时角•太阳三高度三角=1三5.三67三°此处三由于三北京三与广东三南海三经度三相差不大三（3.三15三°）,故换三算过三程忽三略不计2、面积三计算2）阴三影面三积计三算：如图三，设三阴影三在斜三面上三长度三为x，已三知池三板长三度L=三3三.3，倾三角=2三0°三,前后三池板三距离d=三4.三5m，已三求出三上午8点时三刻太三阳入三射角=1三5.三67三°。可三算出d’三=d三-L三*c三os三=三1.三4m由图三可知三：可得三阴影三长度x三=得阴三影面三积比三值=0三.3三79三3LHd’x太阳光此处三计算三中的d均为d’2、面积三计算2）阴三影面三积计三算：依照三以上三计算三方法三，可三得到三下表三（12三.1三3）：(日出三时间=6三.7，日三落时三间=1三7.三3，故三只计三算7点到17点)2、面积三计算太阳时时角太阳高度角阴影面积百分比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：三对于三图表三中的三数据三，当三阴影三面积三百分三百小三于零三时，此时三池板三处于三无阴三影遮三挡状三态，三阴影三面积三百分三百计三为零三。2、面积三计算2）阴三影面三积计三算：实际三上，三池板三的有三效面三积（三除去三阴影三的面三积）三每一三分钟三都会三有所三变化三，在三实际三计算三中采三用算术三平均三法计算三。例如三某日三早晨8时的三有效三面积S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三;其中三第一三排的三池板三有效三面积三不受三影响三。计三算过三程如三下：已知三池板三长度L=三3.三3m三,阵列三宽度W=三65三m，阵三列排三数R=三18排，三可算三得：池板三实际三总面三积=6三5*三3.三3*三18三=3三86三1m三²池板三总有三效面三积S(三7.三5)三=三65三*3三.3三+6三5*三3.三3*三(1三8-三1)三*(三1-三0.三53三17三47三6)三=1三92三2m三²S(三8.三5)三=三65三*3三.3三+三65三*3三.3三*(三18三-1三)*三(1三-0三.2三50三69三76三)=三2三94三7m三²S(三8)三=三S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三=2三43三4m三²返回3、池板三输出三电能三（每三小时三）池板三输出三电能三（每三小时三）已知池板三转换三效率=0三.1三5，由三已求三数据三知：12三.1三3日8时池三板输三出电三能P=三0.三15三*0三.2三27三*2三43三4=三82三.7三16三4k三w4、池板三投切三判断当池三板每三小时三输出三电能低于阵列三峰值三功率=5三00三kW的10三%时，三切除三变流三器，三即此时三池板三输出三电量三为零。即将三池板三输出三电能三（每三小时三）P与50三0*三10三%相比三，若P<三50三0*三10三%=三50三KW时，三将该三小时三输出三电量三计为三零。5、日发三电量三计算将24个小三时的三发电三量加三起来三即得日发三电量。计算三一天三内每三小时三的发三电量三，以三及某三天全三天发三电量三。fo三r循环内部三计算三一天24小时三，每三个小三时的三发电三量，三外部三求和三即得三到一三天的三发电三量。池板12三.1三3日发三电量三计算三数据三如下三表所三示故12三.1三3这天三，日三发电三量P=三=1三52三9.三39三5k三W太阳时时角太阳高度角阴影面积百分比池板有效面积（m²）斜面辐射照度（W/㎡)遮挡时池板时辐射量（kW）遮挡池板发电量（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年发三电量三计算将36三5天的三发电三量加三起来三即得三年发三电量三（不三计损三耗）三。即P1三=三=4三9.三74三25万kW三.h在La三bV三ie三w软件三中用fo三r循环内部三自动三计算三一年三内每三天的三发电三量，三外部三求和三即可三算出三一年三内发三电量三，除三去线三损和三变流三器损三耗即三是光三伏阵三列实三际并三网电三量。④年发三电量三计算已知线损=0三.0三1变流三器损三耗=0三.0三3可得三由变三流器三发出三的发三电量三：除去三线损三的发三电量三：P2三=P三1*三(1三-三)三=4三9.三74三25三*(三1-三0.三01三)=三49三.2三45三1实际三输出三的发三电量（除三去变三流器三损耗三）=P三1*三(1三-三)三*(三1-三)=4三9.三74三25三*(三1-三0.三01三)(三1-三0.三03三)=三47三.7三67三7⑤项目三预期三年发三电量三与该三软件三计算三结果三比较：项目三预期三发电三量：52三.1三66三6万kW三.h；软件三计算三结果三：47三.7三67三7万kW三.h；误差三：8.三43三%若不三考虑三阴影三实际三发电三：57三.3三60三2万kW三.h阴影三损失三电量三：16三.7三2%总结主要三是解三决太三阳能三池板三发电三量计三算（三考虑三池板三阴影三、倾三角和三方位三角）三的问三题。1、计算三中的三假设三：1）每个三小时三辐射三量的计三算，三假设三某个三月份三每一三天的三辐射三量不三变，三等于三该月三的月三平均三每日三斜面三太阳三辐射三量。2）假三设一三天每三一时三刻的三时均三辐射三值服三从正态三分布，概三率密三度为f(三t)，则三一天三某一三小时三内（8时）三时均三辐射三量H(三8)三=日均三辐射三量*f(三7.三5)到f(三8.三5)的积三分。3）池三板的三有效三面积三（除三去阴三影的三面积三）每三一分三钟都三会有三所变三化，三实际三计算三采用算术三平均三法计算三。例三如某三日早三晨8时的三有效三面积S(三8)三=[三S(三7.三5)三+S三(8三.5三)]三/2三;其中三第一三排的三池板三有效三面积三不受三影