太阳电池方阵的方位角与倾斜角

2016-12-13

       太阳能发电系统是利用太阳能发电，而太阳在一年中的位置不断变化。因此为了充分有效利用太阳能，选取合适的太阳电池方阵的方位角与倾斜角就显得尤为必要。以下是关于方位角与倾斜角的详细概念。

       1. 方位角
       太阳电池方阵的方位角是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）。
       一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球）30°度时，方阵的发电量将减少约10％～15％；在偏离正南（北半球）60°时，方阵的发电量将减少约20％～30％。
       但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。
       方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。
如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。
       方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116）
       2.倾斜角
       倾斜角是太阳电池方阵平面与水准地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。
       一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。
       对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水准（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°～20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。
       方位角、倾斜角的选择之所以如此重要，主要与光伏发电系统的发电量密切相关。在实际设计过程中，为了最大限度利用太阳能资源，设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合当地实际情况定。