Perkembangan pesat industri fotovoltaik domestik telah membawa kepada peningkatan ketara dalam skala dan kuantiti stesen janakuasa fotovoltaik. Pembangunan berterusan dan kematangan industri juga telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk reka bentuk loji kuasa. Reka bentuk yang luas sebelum ini tidak lagi dapat memenuhi keperluan pembangunan masa kini. Reka bentuk halus loji kuasa fotovoltaik memerlukan setiap perincian untuk meningkatkan kecekapan sistem loji kuasa untuk memenangi pengiktirafan pemilik dan pelabur.
Semasa proses pembinaan dan pemasangan loji kuasa fotovoltaik, teknologi fotovoltaik yang berbeza dan reka bentuk sistem mempunyai keperluan yang berbeza untuk sudut kecondongan dan orientasi. Untuk memastikan kesan penjanaan kuasa yang terbaik, "sudut kecondongan optimum" sering dirujuk. Apakah sudut kecondongan yang optimum?
Sudut antara permukaan modul fotovoltaik dan paras tanah dipanggil sudut kecenderungan. Bumi beredar mengelilingi Matahari, dan dalam satu tempoh revolusi, titik cahaya matahari langsung di Bumi bergerak ke sana ke mari antara Tropic of Cancer dan Tropic of Capricorn. Jadi jumlah sinaran yang diterima oleh satah permukaan modul fotovoltaik berbeza-beza di bawah sudut kecondongan yang berbeza. Semasa mereka bentuk loji kuasa, kami secara amnya merujuk kepada data sejarah sinaran terkumpul pada sudut kecondongan yang berbeza sepanjang tahun dan memilih sudut dengan sinaran tertinggi sebagai reka bentuk sudut kecondongan yang optimum.
Menurut "Kod Reka Bentuk untuk Stesen Kuasa Fotovoltaik" GB 50797-2012, sudut kecondongan optimum ditakrifkan sebagai jumlah sinaran tahunan maksimum. Jika tatasusunan fotovoltaik tetap menerima jumlah sinaran tahunan maksimum pada permukaan condong pada sudut kecondongan ini, maka sudut kecondongan dipanggil sudut kecondongan optimum (bukannya penjanaan kuasa tahunan tertinggi); Walau bagaimanapun, dalam sesetengah senario, sudut kecondongan optimum juga boleh menjadi sudut kecondongan sepadan dengan penjanaan kuasa tahunan tertinggi, sudut kecondongan sepadan dengan hasil tertinggi, sudut kecondongan sepadan dengan penjanaan kuasa bulanan tertinggi, dan sudut kecondongan optimum lain yang dikira. di bawah pelbagai keadaan terhad. Artikel ini terutamanya membincangkan sudut kecondongan dengan jumlah sinaran tahunan tertinggi.
Mengapa kita memerlukan sudut kecondongan yang optimum?
Sudut kecondongan optimum direka terutamanya untuk menerima lebih banyak sinaran suria. Untuk tatasusunan fotovoltaik senget, sudut tuju matahari yang berbeza di atasnya akan menghasilkan jumlah sinaran suria biasa yang berbeza diterima setiap unit luas. Semakin besar sudut tuju (sudut berserenjang dengan susunan fotovoltaik biasa), semakin kurang sinaran suria normal yang diterima (untuk input sinaran yang sama). Perubahan dalam sudut kecondongan tatasusunan fotovoltaik akan menyebabkan perubahan dalam sudut kejadian matahari, sekali gus menjejaskan penerimaan sinarannya. Oleh itu, adalah perlu untuk mendapatkan sudut kecenderungan yang optimum berdasarkan penerimaan sinaran tahunan melalui pengiraan teori.
Gambarajah skematik komponen yang menerima sinaran suria
Dalam proses mereka bentuk sudut kecondongan yang optimum dalam amalan, ia juga perlu mengambil kira faktor seperti persekitaran geografi dan semula jadi tapak pembinaan projek. Kesan sudut kecondongan pada gelongsor salji; Kesan perubahan sudut kecondongan pada tekanan angin dan rintangan tekanan salji komponen; Pada masa yang sama, adalah perlu untuk mempertimbangkan kesan faktor-faktor ini pada pemilihan bahan pendakap fotovoltaik dan pemberat asas, serta perubahan dalam jarak antara barisan hadapan dan belakang yang disebabkan oleh sudut yang terlalu tinggi, yang meningkatkan kos tanah.
Bagaimana untuk mengira sudut kecondongan optimum?
Pengiraan sudut kecondongan optimum memerlukan latitud dan longitud tempatan untuk menentukan ketinggian dan azimut matahari pada setiap saat, dan data sinaran purata tahunan selama bertahun-tahun untuk menentukan ciri sinaran suria tempatan. Berdasarkan data sinaran dan pengiraan latitud dan longitud, jumlah penerimaan sinaran tahunan tatasusunan fotovoltaik dengan sudut kecondongan berbeza terkumpul, dan sudut kecondongan dengan jumlah sinaran tahunan tertinggi dipilih sebagai sudut kecondongan optimum. Secara amnya, perisian seperti PVsyst boleh digunakan untuk mengira sudut kecondongan optimum dengan mudah dan pantas.
Adalah dinasihatkan untuk menggunakan perbandingan pembolehubah tunggal untuk membandingkan kesan sudut kecondongan yang berbeza pada penjanaan kuasa. Tetapi secara amnya, sudut kecondongan komponen stesen janakuasa yang sama adalah sudut dan orientasi yang sama, dan terdapat banyak faktor yang mempengaruhi apabila membandingkan stesen janakuasa di kawasan yang berbeza. Oleh itu, ia dianggap menggunakan perisian reka bentuk Sistem PV untuk menunjukkannya. Data meteorologi perisiannya datang daripada pangkalan data meteorologi NASA dan Meteonorm, dan melalui pengiraan sebenar, kadar ketepatannya adalah setinggi 99%, yang boleh dirujuk.
Apakah faktor utama yang mempengaruhi:
Latitud dan Musim:Tentukan kecenderungan dan orientasi berdasarkan latitud dan perubahan bermusim lokasi, supaya modul fotovoltaik boleh menerima sinaran suria pada tahap maksimum yang mungkin. Secara umumnya, di Hemisfera Utara, sudut kecenderungan boleh ditetapkan sebagai sudut latitud tolak 10 hingga 15 darjah, dan orientasi boleh ditetapkan sebagai arah selatan.
Sudut ketinggian suria:Sudut altitud suria merujuk kepada ketinggian matahari di langit, yang berubah mengikut masa dan musim. Dengan mengkaji perubahan dalam sudut ketinggian suria, memilih kecenderungan dan orientasi, modul fotovoltaik boleh menerima sinaran suria ke tahap maksimum pada tempoh masa yang berbeza.
Oklusi bayangan:Oklusi bayangan boleh mengurangkan kecekapan penjanaan kuasa modul fotovoltaik. Apabila memilih kecenderungan dan orientasi, adalah perlu untuk mempertimbangkan teduhan yang disebabkan oleh bangunan, pokok, atau objek lain. Elakkan atau kurangkan halangan bayang-bayang untuk meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa loji kuasa fotovoltaik.
Kesan suhu:Suhu tinggi boleh menyebabkan penurunan kecekapan modul fotovoltaik. Kecondongan dan orientasi yang sesuai boleh membantu menghilangkan haba daripada komponen dan mengurangkan kesan kesan suhu terhadap kecekapan penjanaan kuasa.
Penggunaan tanah:Apabila memilih kecenderungan dan orientasi, pertimbangkan penggunaan tanah bagi stesen janakuasa fotovoltaik. Tentukan kecenderungan dan orientasi yang sesuai berdasarkan tanah atau ruang bangunan yang ada untuk mencapai kecekapan penjanaan kuasa maksimum.
Optimumkan sudut kecondongan dan orientasi modul fotovoltaik untuk meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa sistem fotovoltaik.
Pengoptimuman sudut kecondongan:
Pelarasan bermusim:Laraskan sudut kecondongan modul fotovoltaik mengikut perubahan bermusim di lokasi. Pada musim sejuk, meningkatkan sudut kecondongan dengan sewajarnya boleh meningkatkan kawasan sentuhan antara panel fotovoltaik dan cahaya matahari langsung, dan meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa pada musim sejuk; Pada musim panas, sudut kecondongan dikurangkan untuk meminimumkan potensi terlalu panas panel fotovoltaik yang disebabkan oleh cahaya matahari langsung semasa suhu tinggi.
Pelarasan latitud:Tentukan sudut kecondongan optimum berdasarkan latitud lokasi. Secara umumnya, menolak kira-kira 15 darjah dari sudut latitud ialah tetapan kecenderungan yang munasabah yang membolehkan modul fotovoltaik menerima tenaga sinaran suria maksimum.
Ke arah pengoptimuman:
Orientasi ke selatan:Di hemisfera utara, modul fotovoltaik berorientasikan ke arah selatan untuk memaksimumkan penerimaan sinaran suria. Orientasi ke arah selatan memastikan modul fotovoltaik menerima pendedahan cahaya matahari maksimum untuk kebanyakan masa.
Orientasi Timur Barat:Dalam sesetengah situasi di mana perlu untuk mengimbangi penjanaan kuasa pada waktu pagi dan petang, modul fotovoltaik berorientasikan kedua-dua arah, meningkatkan penjanaan kuasa melalui matahari yang condong pada waktu pagi dan petang.
Sistem penjejakan:Gunakan sistem penjejakan untuk melaraskan orientasi modul fotovoltaik secara automatik mengikut pergerakan matahari, memaksimumkan penerimaan sinaran suria. Sistem penjejakan biasanya dibahagikan kepada dua jenis: penjejakan paksi tunggal dan penjejakan dwi paksi. Penjejakan dwi paksi boleh mengikuti pergerakan matahari dengan lebih tepat, tetapi kosnya lebih tinggi.
Analisis dan pengoptimuman bayang-bayang:
Elakkan Bayang:Elakkan modul fotovoltaik daripada terhalang oleh bayang-bayang bangunan, pokok dan objek lain di sekelilingnya, memastikan modul fotovoltaik boleh menerima cahaya matahari sepenuhnya sepanjang hari.
Memangkas pokok secara kerap:Potong pokok di sekeliling dengan kerap untuk mengurangkan kesan bayang-bayangnya pada modul fotovoltaik.
Analisis bayang-bayang dan teknik pengoptimuman adalah penting dalam reka bentuk dan operasi loji kuasa fotovoltaik.
Adakah sudut kecondongan optimum tetap dan tidak berubah? Adakah pasti loji kuasa fotovoltaik akan memperoleh hasil tertinggi pada sudut kecondongan yang optimum?
Sudut kecondongan optimum bermaksud penerimaan sinaran yang tinggi, tetapi ia juga bermakna jejak yang agak besar. Sebagai contoh, dalam kawasan tapak yang terhad, apabila sudut kecenderungan optimum berkurangan, kapasiti dipasang akan terus meningkat. Menurunkan sudut kecondongan akan mengurangkan penjanaan kuasa, manakala meningkatkan kapasiti dipasang akan meningkatkan penjanaan kuasa. Oleh itu, perbandingan teknikal dan ekonomi selanjutnya berdasarkan keadaan luaran diperlukan untuk menentukan sudut kecondongan mana yang akhirnya menghasilkan pulangan tertinggi. Sudut pemasangan bumbung rata simen umum disyorkan lebih besar daripada 10 darjah, yang bermanfaat untuk pembersihan sendiri komponen air hujan.
Sudut kecondongan penjanaan kuasa yang optimum tidak tetap, malah, ia berkait rapat dengan jarak tatasusunan. Semakin besar jarak tatasusunan, semakin hampir nilai sudut kecondongan penjanaan kuasa optimum dengan sudut kecondongan sinaran optimum. Secara teori, jika jaraknya cukup besar untuk tidak terhalang sepanjang tahun, nilai kedua-duanya adalah sama.
Disebabkan oleh ketidakpastian iklim, sudut kecondongan optimum hanya boleh dirujuk sebagai sudut kecondongan optimum relatif berdasarkan data sejarah. Pertama, sudut kecondongan optimum berbeza-beza bergantung pada data sinaran sejarah. Terdapat beberapa perbezaan antara sudut kecenderungan optimum yang dikira menggunakan 5-data sejarah tahun dan 10-data sejarah tahun; Kedua, data purata sejarah mewakili kebarangkalian tinggi ciri sinaran tempatan, tetapi untuk tahun tertentu, ia mungkin tidak semestinya pilihan yang optimum.
Ringkasan:
(1) Sudut kecondongan optimum adalah berkaitan dengan latitud geografi tempatan. Apabila latitud geografi secara beransur-ansur meningkat ke arah kutub Bumi dengan khatulistiwa sebagai titik rujukan, sudut kecenderungan optimum yang sepadan juga meningkat secara beransur-ansur.
(2) Apabila sudut kecondongan meningkat dari mendatar (0 darjah ) ke sudut kecondongan optimum, jumlah sinaran yang diterima oleh permukaan meningkat dengan sewajarnya, dan jumlah maksimum sinaran diterima apabila sudut kecondongan optimum dicapai ; Apabila sudut kecondongan terus meningkat, jumlah sinaran yang diterima oleh permukaannya mula berkurangan semula, bersamaan dengan penurunan beransur-ansur dalam penjanaan kuasa.
(3) Pengaruh sinaran ke atas penjanaan kuasa adalah agak kecil apabila sudut kecondongan berada dalam ± 5 darjah sudut kecondongan optimum.
(4) Sama ada untuk mereka bentuk sudut kecondongan optimum perlu dinilai secara menyeluruh berdasarkan keadaan tapak pemasangan dan kebolehlaksanaan ekonomi pelan, dan tidak seharusnya direka bentuk secara membuta tuli.
(5) Dengan mengoptimumkan jarak dan sudut kecenderungan, ekonomi dan penjanaan kuasa stesen janakuasa boleh dipertingkatkan dengan ketara.