赤纬角计算公式(赤纬角定义)

今天跟大家分享一下赤纬角计算公式(赤纬角定义),以下是这个问题的总结,希望对你有帮助,让我们看一看。

光伏电站输出功率影响因素

影响光伏电站输出功率的因素很多,关系很复杂,且现场气象条件和运行环境变化无常,致使光伏电站输出功率难以预测。通过研究分析及对现场实际运行情况的跟踪梳理,以下因素是与光伏电站输出功率关联性较强的因素,也是光伏电站功率预测建模中需重点考虑的输入变量。

赤纬角计算公式(赤纬角定义)

一、太阳辐照强度

辐照强度指在单位时间内,垂直投射在地球某一单位面积上的太阳辐射能量。从物理意义上来说,太阳的辐照是导致光伏电池产生伏特效应的直接影响因素,辐照强度的大小直接影响光伏电池输出功率的大小,日辐照强度越大,发电量也就越大。日辐照强度与季节、时段、地理位置有直接的关系。夏季日照时间较长,发电量大;冬季日照时间短,发电量低。一天中,通常正午太阳高度角较大,到达的日辐照强度较大,发电量也会较大。纬度越低的地区,太阳入射角越大,日辐照强度越大,发电量也会越大。太阳能电池板方位角、倾斜角和设置场所的选取也是一个重要因素,一般情况下太阳能电池板朝向正南时发电量能达到最大,东南、西南朝向时发电量会降低大约10%,东、西朝向时发电量会降低大约 20%。倾斜角的选取和当地的纬度有关,在中国,由于综合地缘差异,最佳倾斜角一般在 15°~45°。太阳能电池板的设置场所(如墙壁、屋顶等)不一样,所接受到的日辐照强度不一样,发电量也不一样。同时,天气和周边环境的因素也不可忽略,阴雨天和下雪天,日辐照强度少,发电量会受到抑制。此外,太阳能电池板周边建筑物、树木的阴影也会对发电量产生影响,阴影的面积、形状、浓度不同,影响程度也不同。

赤纬角计算公式(赤纬角定义)

辐照强度与光伏电站的输出功率大致成正比关系。在特定温度下,不同辐照强度对应的光伏电池伏安特性曲线,可以明显地看出随着辐照强度的增大。光伏电池的开路电压、短路电流变大,伏安特性曲线逐步向外侧偏移,引起输出功率的增大。因此,辐照强度是影响光伏电站输出功率的最主要因素。

太阳辐射到达地球大气外的辐射量用太阳常数 GSC表示,其定义是地球大气层位于日地平均距离处,垂直干光线的单位面积上所接受到的太阳辐射量。而到达地面光伏电站上的太阳辐照强度主要受太阳入射角度和云量的影响。

赤纬角计算公式(赤纬角定义)

1.太阳入射角度

由于地球的自转和公转,相对地平面来说,太阳的位置时刻在变化。在赤道坐标系中,太阳位置由时角和赤纬角2个坐标确定。

时角ω表征了地球自转对太阳角度的影响,以正午12∶00为零,上午时角为负,下午时角为正。赤纬角δ表征了地球公转对太阳角度的影响。一年中太阳直射点在南北回归线正负 23°~45°之间移动,太阳直射点的纬度,即太阳中心和地心的连线与赤道平面的夹角称为赤纬角。

对于倾斜表面,太阳入射线和倾斜面法线之间的夹角定义为入射角,由于太阳位置的变化,太阳入射角的大小也随太阳位置的变化而变化。

总之,太阳入射角是由光伏电站所在位置、光伏电池板的倾斜角、季节和时间这些因素所决定的。因此,考虑太阳入射角能够准确地表述这些因素对太阳辐照强度的影响。

2.云量

云量为表征天空遮蔽程度的气象因子,这里用P表示。P值越大,表示空气的透明度越低,太阳辐射被削弱的越多。天气晴朗无云时,云量很小,大气透明度高,到达地面的太阳辐射就多,光伏电站输出功率大;天空中云雾或者风沙、灰尘多时,云量大,大气透明度低,到达地面的太阳辐射就少,光伏电站输出功率小。对于水汽较少的干燥地区,削弱太阳直接辐射的主要因子是悬浮在大气中的固体微粒;而对于湿润地区,直接辐射的削弱主要与大气中的水汽和气溶胶中的液态微粒有关。

二、太阳能电池板类型

根据太阳能电池使用的材料不同,太阳能电池分为晶硅电池(又分为单晶硅和多晶硅电池)、薄膜电池、染料敏化纳米晶电池、有机聚合物电池、聚光型电池等。目前光伏电站实际应用较多的为单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池,其中晶硅电池是当前最主要的光伏材料,市场占有率高达 90%以上。不同类型的太阳能电池板各有其特点,表面反射率不同,分光感度特性不同,转换效率也不一样,这对发电量的影响较为明显。

在目前普遍应用的太阳能电池中,一般来讲,转换效率从高到低依次为高倍聚光电池、单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池。但实际应用中,高倍聚光电池原料稀少,生产成本很高,严重制约了聚光电池的普及应用;单晶硅电池转换效率高,但成本略高;而多晶硅电池转换效率虽略低于单晶硅电池,但性价比高。因而单晶硅适合可安装光伏电池组件空间有限的场景使用,多晶硅适合无需考虑占地面积的场景使用。

三、太阳能电池板温度

太阳能电池板温度、大气温度等对太阳能电池的发电量也有影响。尽管不同的太阳能电池板的温度特性可能略有差异,但一般情况下,随着温度的上升,转换效率降低,输出功率下降。

当温度变化时,光伏电池的输出功率将发生变化。对一般的晶硅光伏电池来说,随着温度的升高,短路电流会略有上升,而开路电压将会下降。

总体而言,随着温度的升高,虽然工作电流有所增加,但工作电压却会下降,而且后者下降较多,因此总的输出功率将会下降。

四、现场方阵安装方式

太阳光照强度和方向随时间不同而变化,对同样面积的两块太阳能电池板,在其他外界条件恒定的情况下,采用不同的安装方式会造成输出功率的显著差异。

目前,光伏电站太阳能方阵安装形式主要有固定倾角式、单轴跟踪、双轴跟踪等方式。传统的太阳能方阵多采用固定倾角式安装,即电池板以定的倾角固定在地面上、不随太阳位置的变化而变化。此种方式太阳光线与电池板相互垂直的时间很短,光电转换效率最低。单轴跟踪,顾名思义,即只有一个旋转轴,电池板只能从方位角(东西方向)来改变位置角度,从而达到跟踪太阳,提高光电转化效率的目的。双轴跟踪,是指具备两个方向的旋转轴,这样电池板可以在太阳的方位角以及高度角上同时跟踪太阳,从而达到电池板保持垂直于太阳光线的目的。

例如在某地区示范光伏电站,通过对不同安装类型光伏组件的发电量实测数据比较,同样的组件容量,发电量大小依次是双轴跟踪、单轴跟踪和固定安装,其中,单轴跟踪与固定式相比发电量一般可提高 15%~25%,双轴跟踪与固定式相比发电量可提高 20%~~35%。但是,相比投资和设备维护来讲,双轴、单轴跟踪要比固定倾角式安装高出不少。

其中固定式安装方式光伏电池组件大约占总投资的65%左右,单轴跟踪安装方式光伏电池组件大约占总投资的50%左右,双轴跟踪安装方式光伏电池组件大约站总投资的35%左右。当然这只是一个大概比例,具体到各个工程项目的时候,因为安装环境、运输成本、市场价格波动和施工难度的差异光伏电池组件的占比也会有一定的变化。

五、其他因素

结合光伏电站实际运行情况,如下因素也会影响光伏发电效率∶

(1)光伏组件特性会因老化而逐渐改变。

(2)光伏组件表面覆尘情况无法测量、定量描述。

(3)光伏组件会因沉降因素逐渐改变与地面之间的倾角。

(4)光伏组件特因损坏、维修、线路故障等因素也会导致光伏电站的整体发电效率的下降。

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