Iekšzemes fotoelementu nozares plaukstošā attīstība ir izraisījusi ievērojamu fotoelektrisko elektrostaciju mēroga un daudzuma palielināšanos. Nozares nepārtrauktā attīstība un briedums ir izvirzījis augstākas prasības spēkstaciju projektēšanai. Iepriekšējais plašais dizains vairs nespēj apmierināt mūsdienu attīstības vajadzības. Fotoelektrisko elektrostaciju izsmalcinātajā dizainā ir nepieciešamas visas detaļas, lai uzlabotu spēkstacijas sistēmas efektivitāti, lai iegūtu īpašnieku un investoru atzinību.
Fotoelektrisko elektrostaciju būvniecības un uzstādīšanas procesā dažādām fotoelementu tehnoloģijām un sistēmu projektiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz slīpuma leņķi un orientāciju. Lai nodrošinātu vislabāko elektroenerģijas ražošanas efektu, bieži tiek minēts "optimālais slīpuma leņķis". Kāds ir optimālais slīpuma leņķis?
Leņķi starp fotoelektriskā moduļa virsmu un zemes līmeni sauc par slīpuma leņķi. Zeme griežas ap Sauli, un viena apgriezienu perioda laikā tiešās saules gaismas punkts uz Zemes pārvietojas uz priekšu un atpakaļ starp Vēža tropu un Mežāža tropu. Tātad kopējais starojuma daudzums, ko saņem fotoelektrisko moduļu virsmas plakne, atšķiras dažādos slīpuma leņķos. Projektējot elektrostacijas, mēs parasti atsaucamies uz kumulatīvā starojuma vēsturiskajiem datiem dažādos slīpuma leņķos visa gada garumā un kā optimālo slīpuma leņķa dizainu izvēlamies leņķi ar lielāko starojumu.
Saskaņā ar “Fotoelektrisko spēkstaciju projektēšanas kodeksu” GB 50797-2012, optimālais slīpuma leņķis ir definēts kā maksimālais gada kopējais starojums. Ja fiksētais fotoelementu bloks saņem maksimālo gada kopējo starojumu uz slīpās virsmas pie šī slīpuma leņķa, tad slīpuma leņķi sauc par optimālo slīpuma leņķi (nevis lielāko ikgadējo elektroenerģijas ražošanu); Tomēr dažos scenārijos optimālais slīpuma leņķis var būt arī slīpuma leņķis, kas atbilst lielākajai gada elektroenerģijas ražošanai, slīpuma leņķis, kas atbilst lielākajai ražībai, slīpuma leņķis, kas atbilst lielākajai ikmēneša elektroenerģijas ražošanai, un citi aprēķinātie optimālie slīpuma leņķi. dažādos ierobežojošos apstākļos. Šajā rakstā galvenokārt aplūkots slīpuma leņķis ar lielāko gada kopējo starojumu.
Kāpēc mums ir nepieciešams optimālais slīpuma leņķis?
Optimālais slīpuma leņķis galvenokārt ir paredzēts, lai saņemtu vairāk saules starojuma. Noliektam fotoelektriskajam blokam dažādi saules krišanas leņķi uz to radīs dažādus parastā saules starojuma daudzumus, kas tiek saņemti uz laukuma vienību. Jo lielāks ir krišanas leņķis (leņķis, kas ir perpendikulārs fotoelementu bloka normālajam), jo mazāks ir saņemts normāls saules starojums (ar tādu pašu starojuma ievadi). Fotoelektriskā bloka slīpuma leņķa izmaiņas izraisīs izmaiņas saules krītošā leņķī, tādējādi ietekmējot tās starojuma uztveršanu. Tāpēc, veicot teorētiskos aprēķinus, ir nepieciešams iegūt optimālo slīpuma leņķi, pamatojoties uz ikgadējo starojuma uztveršanu.
Saules starojumu uztverošas sastāvdaļas shematiskā diagramma
Praktiski optimālā slīpuma leņķa projektēšanas procesā ir jāņem vērā arī tādi faktori kā projekta būvlaukuma ģeogrāfiskā un dabiskā vide. Slīpuma leņķa ietekme uz sniega slīdēšanu; Slīpuma leņķa izmaiņu ietekme uz komponentu vēja spiedienu un sniega spiediena pretestību; Vienlaikus ir jāņem vērā šo faktoru ietekme uz fotoelektrisko kronšteinu materiālu izvēli un pamatu svērumu, kā arī attāluma izmaiņas starp priekšējo un aizmugurējo rindu pārlieku lielu leņķi, kas palielina zemes izmaksas.
Kā aprēķināt optimālo slīpuma leņķi?
Optimālā slīpuma leņķa aprēķināšanai nepieciešams lokālais platums un garums, lai noteiktu saules augstumu un azimutu katrā brīdī, un gada vidējie radiācijas dati daudzu gadu garumā, lai noteiktu vietējās saules starojuma raksturlielumus. Pamatojoties uz radiācijas datiem un platuma un garuma aprēķiniem, tiek uzkrāta fotoelementu bloku ar dažādiem slīpuma leņķiem gada kopējā starojuma uztveršana, un par optimālo slīpuma leņķi tiek izvēlēts slīpuma leņķis ar lielāko gada kopējo starojumu. Parasti tādu programmatūru kā PVsyst var izmantot, lai ērti un ātri aprēķinātu optimālo slīpuma leņķi.
Ir ieteicams izmantot vienu mainīgo salīdzinājumu, lai salīdzinātu dažādu slīpuma leņķu ietekmi uz elektroenerģijas ražošanu. Bet kopumā vienas un tās pašas spēkstacijas komponentes slīpuma leņķim ir vienāds leņķis un orientācija, un, salīdzinot spēkstacijas dažādos reģionos, ir daudz ietekmējošo faktoru. Tāpēc tiek uzskatīts, ka tās demonstrēšanai jāizmanto PV sistēmas projektēšanas programmatūra. Programmatūras meteoroloģiskie dati nāk no NASA un Meteonorm meteoroloģiskajām datubāzēm, un, veicot faktiskos aprēķinus, tās precizitātes līmenis ir pat 99%, kas ir atsauces.
Kādi ir galvenie faktori, kas ietekmē:
Platums un sezona:Nosakiet slīpumu un orientāciju, pamatojoties uz atrašanās vietas platuma grādiem un sezonālajām izmaiņām, lai fotoelektriskie moduļi varētu saņemt saules starojumu maksimāli daudz. Vispārīgi runājot, ziemeļu puslodē slīpuma leņķi var iestatīt kā platuma leņķi mīnus 10 līdz 15 grādi, un orientāciju var iestatīt kā uz dienvidiem.
Saules augstuma leņķis:Saules augstuma leņķis attiecas uz saules augstumu debesīs, kas mainās atkarībā no laika un gadalaikiem. Pētot saules augstuma leņķa izmaiņas, izvēloties slīpumu un orientāciju, fotoelementu moduļi var uzņemt saules starojumu maksimāli dažādos laika periodos.
Ēnu oklūzija:Ēnu oklūzija var samazināt fotoelektrisko moduļu elektroenerģijas ražošanas efektivitāti. Izvēloties slīpumu un orientāciju, jāņem vērā ēku, koku vai citu objektu radītais ēnojums. Izvairieties no ēnu šķēršļiem vai samaziniet tos, lai uzlabotu fotoelektrisko elektrostaciju elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.
Temperatūras efekts:Augsta temperatūra var izraisīt fotoelektrisko moduļu efektivitātes samazināšanos. Atbilstošs slīpums un orientācija var palīdzēt izkliedēt siltumu no komponentiem un samazināt temperatūras ietekmi uz elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.
Zemes izmantošana:Izvēloties slīpumu un orientāciju, ņemiet vērā fotoelektriskās spēkstacijas zemes izmantošanu. Nosakiet atbilstošo slīpumu un orientāciju, pamatojoties uz pieejamo zemi vai ēkas platību, lai sasniegtu maksimālu enerģijas ražošanas efektivitāti.
Optimizējiet fotoelektrisko moduļu slīpuma leņķi un orientāciju, lai uzlabotu fotoelektrisko sistēmu enerģijas ražošanas efektivitāti.
Slīpuma leņķa optimizācija:
Sezonālā korekcija:Pielāgojiet fotoelektrisko moduļu slīpuma leņķi atbilstoši atrašanās vietas sezonālajām izmaiņām. Ziemā, atbilstoši palielinot slīpuma leņķi, var palielināties kontakta laukums starp fotoelektrisko paneli un tiešo saules gaismu, kā arī uzlabot elektroenerģijas ražošanas efektivitāti ziemā; Vasarā slīpuma leņķis ir samazināts, lai samazinātu iespējamo fotoelektrisko paneļu pārkaršanu, ko izraisa tieša saules gaisma augstās temperatūrās.
Platuma pielāgošana:Nosakiet optimālo slīpuma leņķi, pamatojoties uz atrašanās vietas platuma grādiem. Vispārīgi runājot, aptuveni 15 grādu atņemšana no platuma leņķa ir saprātīgs slīpuma iestatījums, kas ļauj fotoelektriskajiem moduļiem saņemt maksimālo saules starojuma enerģiju.
Ceļā uz optimizāciju:
Dienvidu orientācija:Ziemeļu puslodē fotoelektriskie moduļi ir orientēti uz dienvidiem, lai maksimāli palielinātu saules starojuma uztveršanu. Dienvidu orientācija nodrošina, ka fotoelementu moduļi lielāko daļu laika saņem maksimālu saules gaismas iedarbību.
Austrumu rietumu orientācija:Dažās situācijās, kad nepieciešams sabalansēt elektroenerģijas ražošanu no rīta un pēcpusdienā, fotoelementu moduļi ir orientēti abos virzienos, palielinot elektroenerģijas ražošanu caur slīpo sauli no rīta un vakarā.
Izsekošanas sistēma:Izmantojiet izsekošanas sistēmu, lai automātiski pielāgotu fotoelektrisko moduļu orientāciju atbilstoši saules kustībai, maksimāli palielinot saules starojuma uztveršanu. Izsekošanas sistēmas parasti iedala divos veidos: vienas ass izsekošana un divu asu izsekošana. Ar divu asu izsekošanu var precīzāk sekot līdzi saules kustībai, taču izmaksas ir augstākas.
Ēnu analīze un optimizācija:
Izvairieties no ēnām:Izvairieties no tā, lai apkārtējo ēku, koku un citu objektu ēnas neaizsedz fotoelektriskos moduļus, nodrošinot, ka fotoelektriskie moduļi var pilnībā uztvert saules gaismu visas dienas garumā.
Regulāri apgrieziet kokus:Regulāri apgrieziet apkārtējos kokus, lai samazinātu to ēnu ietekmi uz fotoelektriskajiem moduļiem.
Ēnu analīzes un optimizācijas metodes ir ļoti svarīgas fotoelektrisko spēkstaciju projektēšanā un darbībā.
Vai optimālais slīpuma leņķis ir fiksēts un nemainīgs? Vai ir skaidrs, ka fotoelektriskajām elektrostacijām būs vislielākie ieņēmumi optimālā slīpuma leņķī?
Optimālais slīpuma leņķis nozīmē augstu starojuma uztveršanu, taču tas nozīmē arī salīdzinoši lielu nospiedumu. Piemēram, ierobežotā objekta teritorijā, samazinoties optimālajam slīpuma leņķim, uzstādītā jauda turpinās palielināties. Slīpuma leņķa pazemināšana samazinās elektroenerģijas ražošanu, savukārt, palielinot uzstādīto jaudu, palielināsies elektroenerģijas ražošana. Tāpēc ir nepieciešami turpmāki tehniski un ekonomiski salīdzinājumi, pamatojoties uz ārējiem apstākļiem, lai noteiktu, kurš slīpuma leņķis galu galā dod vislielāko atdevi. Vispārējā cementa plakanā jumta uzstādīšanas leņķim ir ieteicams būt lielāks par 10 grādiem, kas ir izdevīgi lietus ūdens komponentu pašattīrīšanai.
Optimālais elektroenerģijas ražošanas slīpuma leņķis nav fiksēts, patiesībā tas ir cieši saistīts ar masīvu atstarpi. Jo lielāka ir masīva atstarpe, jo optimālā enerģijas ražošanas slīpuma leņķa vērtība ir tuvāka optimālajam starojuma slīpuma leņķim. Teorētiski, ja atstatums ir pietiekami liels, lai to netraucētu visu gadu, abu vērtības ir vienādas.
Klimata nenoteiktības dēļ optimālo slīpuma leņķi var saukt tikai par relatīvo optimālo slīpuma leņķi, pamatojoties uz vēsturiskiem datiem. Pirmkārt, optimālais slīpuma leņķis mainās atkarībā no vēsturiskajiem starojuma datiem. Pastāv dažas atšķirības starp optimālo slīpuma leņķi, kas aprēķināts, izmantojot 5-gada vēsturiskos datus un 10-gada vēsturiskos datus; Otrkārt, vēsturiskie vidējie dati atspoguļo lielu vietējo starojuma raksturlielumu iespējamību, taču konkrētajam gadam tā var nebūt optimālā izvēle.
Kopsavilkums:
(1) Optimālais slīpuma leņķis ir saistīts ar vietējo ģeogrāfisko platumu. Ģeogrāfiskajam platumam pakāpeniski palielinoties virzienā uz Zemes poliem ar ekvatoru kā atskaites punktu, pakāpeniski palielinās arī atbilstošais optimālais slīpuma leņķis.
(2) Kad slīpuma leņķis palielinās no horizontālā (0 grādi) līdz optimālajam slīpuma leņķim, virsmas saņemtā starojuma daudzums attiecīgi palielinās, un maksimālais starojuma daudzums tiek saņemts, kad tiek sasniegts optimālais slīpuma leņķis. ; Turpinot pieaugt slīpuma leņķim, starojuma daudzums, ko saņem tā virsma, atkal sāk samazināties, kas atbilst pakāpeniskai elektroenerģijas ražošanas samazinājumam.
(3) Radiācijas ietekme uz elektroenerģijas ražošanu ir salīdzinoši neliela, ja slīpuma leņķis ir ± 5 grādu robežās no optimālā slīpuma leņķa.
(4) Tas, vai ir jāprojektē optimālais slīpuma leņķis, ir vispusīgi jāizvērtē, pamatojoties uz uzstādīšanas vietas apstākļiem un plāna ekonomisko iespējamību, un to nevajadzētu izstrādāt akli.
(5) Optimizējot attālumu un slīpuma leņķi, var ievērojami uzlabot spēkstacijas ekonomiju un elektroenerģijas ražošanu.