Dezvoltarea în plină expansiune a industriei fotovoltaice autohtone a condus la o creștere semnificativă a dimensiunii și cantității centralelor fotovoltaice. Dezvoltarea continuă și maturitatea industriei au impus și cerințe mai mari pentru proiectarea centralelor electrice. Designul extins anterior nu mai poate satisface nevoile de dezvoltare actuale. Designul rafinat al centralelor fotovoltaice necesită fiecare detaliu pentru a îmbunătăți eficiența sistemului centrală pentru a câștiga recunoașterea proprietarilor și investitorilor.
În timpul procesului de construcție și instalare a centralelor fotovoltaice, diferite tehnologii fotovoltaice și proiecte de sisteme au cerințe diferite pentru unghiul de înclinare și orientare. Pentru a asigura cel mai bun efect de generare a energiei, se face adesea referire la „unghiul optim de înclinare”. Care este unghiul optim de înclinare?
Unghiul dintre suprafața modulului fotovoltaic și nivelul solului se numește unghi de înclinare. Pământul se învârte în jurul Soarelui și, într-o perioadă de revoluție, punctul de lumina directă a soarelui de pe Pământ se mișcă înainte și înapoi între Tropicul Racului și Tropicul Capricornului. Deci, cantitatea totală de radiație primită de planul de suprafață al modulelor fotovoltaice variază sub diferite unghiuri de înclinare. Când proiectăm centrale electrice, în general, ne referim la datele istorice ale radiației cumulate la diferite unghiuri de înclinare de-a lungul anului și alegem unghiul cu cea mai mare radiație ca proiectare optimă a unghiului de înclinare.
Conform „Codul de proiectare pentru centrale fotovoltaice” GB 50797-2012, unghiul optim de înclinare este definit ca radiația totală anuală maximă. Dacă rețeaua fotovoltaică fixă primește radiația totală anuală maximă pe suprafața înclinată la acest unghi de înclinare, atunci unghiul de înclinare se numește unghi de înclinare optim (mai degrabă decât cea mai mare generație anuală de energie); Cu toate acestea, în unele scenarii, unghiul de înclinare optim poate fi, de asemenea, unghiul de înclinare corespunzător celei mai mari generații de energie anuală, unghiul de înclinare corespunzător celui mai mare randament, unghiul de înclinare corespunzător celei mai mari generații de energie lunară și alte unghiuri de înclinare optime calculate. în diverse condiţii limitative. Acest articol discută în principal unghiul de înclinare cu cea mai mare radiație totală anuală.
De ce avem nevoie de unghiul optim de înclinare?
Unghiul optim de înclinare este conceput în primul rând pentru a primi mai multă radiație solară. Pentru o matrice fotovoltaică înclinată, diferitele unghiuri de incidență a soarelui asupra acesteia vor avea ca rezultat cantități diferite de radiație solară normală primită pe unitate de suprafață. Cu cât unghiul de incidență este mai mare (unghiul perpendicular pe normala rețelei fotovoltaice), cu atât radiația solară este mai puțin normală (pentru aceeași intrare de radiație). Modificarea unghiului de înclinare al rețelei fotovoltaice va determina o modificare a unghiului de incidente al soarelui, afectând astfel recepția radiației acestuia. Prin urmare, este necesar să se obțină unghiul optim de înclinare pe baza recepției anuale a radiației prin calcule teoretice.
Schema schematică a componentei care primește radiația solară
În procesul de proiectare a unghiului optim de înclinare în practică, este necesar să se ia în considerare și factori precum mediul geografic și natural al șantierului proiectului. Impactul unghiului de înclinare asupra alunecării zăpezii; Impactul modificărilor unghiului de înclinare asupra presiunii vântului și rezistenței la presiunea zăpezii a componentelor; În același timp, este necesar să se ia în considerare impactul acestor factori asupra selecției materialelor suportului fotovoltaic și a ponderii fundației, precum și modificările distanței dintre rândurile din față și din spate cauzate de unghiuri excesiv de mari, ceea ce crește costurile terenului.
Cum se calculează unghiul optim de înclinare?
Calculul unghiului optim de înclinare necesită latitudinea și longitudinea locală pentru a determina altitudinea și azimutul soarelui în fiecare moment, iar datele medii anuale de radiație pe mulți ani pentru a determina caracteristicile radiației solare locale. Pe baza datelor de radiație și a calculelor de latitudine și longitudine, se acumulează recepția totală anuală de radiație a rețelelor fotovoltaice cu unghiuri de înclinare diferite, iar unghiul de înclinare cu cea mai mare radiație totală anuală este selectat ca unghi de înclinare optim. În general, software precum PVsyst poate fi utilizat pentru a calcula convenabil și rapid unghiul optim de înclinare.
Este recomandabil să folosiți o singură comparație variabilă pentru a compara impactul diferitelor unghiuri de înclinare asupra generării de energie. Dar, în general, unghiul de înclinare al aceleiași componente ale centralei electrice este același unghi și orientare și există mulți factori de influență atunci când se compară centralele din diferite regiuni. Prin urmare, se consideră că se utilizează software de proiectare a sistemului fotovoltaic pentru a demonstra acest lucru. Datele meteorologice ale software-ului său provin din bazele de date meteorologice NASA și Meteonorm, iar prin calcule reale, rata de precizie a acestuia este de până la 99%, ceea ce poate fi referit.
Care sunt principalii factori care afectează:
Latitudine și sezon:Determinați înclinarea și orientarea în funcție de latitudinea și schimbările sezoniere ale locației, astfel încât modulele fotovoltaice să poată primi radiația solară în măsura maximă posibilă. În general, în emisfera nordică, unghiul de înclinare poate fi setat ca unghi de latitudine minus 10 până la 15 grade, iar orientarea poate fi setată spre sud.
Unghiul de altitudine solară:Unghiul de altitudine solară se referă la înălțimea soarelui pe cer, care variază în funcție de timp și anotimpuri. Studiind modificările unghiului de altitudine solară, selectând înclinația și orientarea, modulele fotovoltaice pot primi radiația solară în măsura maximă în diferite perioade de timp.
Ocluzia umbrei:Ocluzia umbrei poate reduce eficiența generarii de energie a modulelor fotovoltaice. Atunci când alegeți înclinarea și orientarea, este necesar să luați în considerare umbrirea cauzată de clădiri, copaci sau alte obiecte. Evitați sau minimizați obstacolele din umbră pentru a îmbunătăți eficiența de generare a energiei electrice a centralelor fotovoltaice.
Efectul temperaturii:Temperaturile ridicate pot duce la scăderea eficienței modulelor fotovoltaice. Înclinarea și orientarea corespunzătoare pot ajuta la disiparea căldurii din componente și la reducerea impactului efectelor temperaturii asupra eficienței producției de energie.
Utilizarea solului:Atunci când selectați înclinarea și orientarea, luați în considerare utilizarea solului a centralei fotovoltaice. Determinați înclinația și orientarea corespunzătoare pe baza terenului disponibil sau a spațiului de clădire pentru a obține o eficiență maximă de generare a energiei.
Optimizați unghiul de înclinare și orientarea modulelor fotovoltaice pentru a îmbunătăți eficiența de generare a energiei a sistemelor fotovoltaice.
Optimizarea unghiului de înclinare:
Ajustare sezonieră:Reglați unghiul de înclinare al modulelor fotovoltaice în funcție de schimbările sezoniere din locație. În timpul iernii, creșterea unghiului de înclinare în mod corespunzător poate crește aria de contact dintre panoul fotovoltaic și lumina directă a soarelui și poate îmbunătăți eficiența generării de energie iarna; Vara, unghiul de înclinare este redus pentru a minimiza potențiala supraîncălzire a panourilor fotovoltaice cauzată de lumina directă a soarelui în timpul temperaturilor ridicate.
Ajustare latitudine:Determinați unghiul optim de înclinare în funcție de latitudinea locației. În general, scăderea a aproximativ 15 grade din unghiul de latitudine este o setare rezonabilă de înclinare care permite modulelor fotovoltaice să primească energie maximă de radiație solară.
Spre optimizare:
Orientare spre sud:În emisfera nordică modulele fotovoltaice sunt orientate spre sud pentru a maximiza recepția radiației solare. Orientarea spre sud asigură că modulele fotovoltaice primesc expunere maximă la lumina soarelui pentru cea mai mare parte a timpului.
Orientare est-vest:In unele situatii in care este necesara echilibrarea productiei de energie dimineata si dupa-amiaza, modulele fotovoltaice sunt orientate in ambele directii, crescand generarea de energie prin soarele inclinat dimineata si seara.
Sistem de urmărire:Utilizați un sistem de urmărire pentru a regla automat orientarea modulelor fotovoltaice în funcție de mișcarea soarelui, maximizând recepția radiației solare. Sistemele de urmărire sunt de obicei împărțite în două tipuri: urmărire cu o singură axă și urmărire cu două axe. Urmărirea cu două axe poate urmări mai precis mișcarea soarelui, dar costul este mai mare.
Analiza și optimizarea umbrelor:
Evitați umbrele:Evitați ca modulele fotovoltaice să fie obstrucționate de umbrele clădirilor din jur, copacilor și altor obiecte, asigurându-vă că modulele fotovoltaice pot primi pe deplin lumina soarelui pe tot parcursul zilei.
Tăiați regulat copacii:Tăiați copacii din jur în mod regulat pentru a reduce impactul umbrei lor asupra modulelor fotovoltaice.
Analiza umbrei și tehnicile de optimizare sunt cruciale în proiectarea și funcționarea centralelor fotovoltaice.
Este unghiul optim de înclinare fix și neschimbat? Este sigur că centralele fotovoltaice vor avea cele mai mari venituri la unghiul optim de înclinare?
Unghiul optim de înclinare înseamnă recepție ridicată a radiațiilor, dar înseamnă și o amprentă relativ mare. De exemplu, într-o zonă limitată de șantier, pe măsură ce unghiul optim de înclinare scade, capacitatea instalată va continua să crească. Scăderea unghiului de înclinare va reduce generarea de energie, în timp ce creșterea capacității instalate va crește generarea de energie. Prin urmare, sunt necesare comparații tehnice și economice suplimentare bazate pe condiții externe pentru a determina care unghi de înclinare produce în cele din urmă cele mai mari randamente. Unghiul de instalare al unui acoperiș plat general din ciment este recomandat să fie mai mare de 10 grade, ceea ce este benefic pentru autocurățarea componentelor apei de ploaie.
Unghiul optim de înclinare a generației de energie nu este fix, de fapt, este strâns legat de distanța dintre matrice. Cu cât distanța dintre matrice este mai mare, cu atât valoarea unghiului de înclinare optim al generației de energie este mai apropiată de unghiul optim de înclinare a radiației. În teorie, dacă distanța este suficient de mare pentru a fi neobstrucționată pe tot parcursul anului, valorile celor două sunt aceleași.
Datorită incertitudinii climei, unghiul de înclinare optim poate fi denumit doar unghiul de înclinare optim relativ pe baza datelor istorice. În primul rând, unghiul optim de înclinare variază în funcție de datele istorice ale radiației. Există unele diferențe între unghiul optim de înclinare calculat folosind date istorice de 5-an și date istorice de 10-an; În al doilea rând, datele medii istorice reprezintă o probabilitate mare a caracteristicilor radiațiilor locale, dar pentru un an dat, s-ar putea să nu fie neapărat alegerea optimă.
Rezumat:
(1) Unghiul optim de înclinare este legat de latitudinea geografică locală. Pe măsură ce latitudinea geografică crește treptat spre polii Pământului, cu ecuatorul ca punct de referință, unghiul de înclinare optim corespunzător crește, de asemenea, treptat.
(2) Când unghiul de înclinare crește de la orizontală (0 grade ) la unghiul de înclinare optim, cantitatea de radiație primită de suprafață crește în consecință, iar cantitatea maximă de radiație este primită atunci când este atins unghiul de înclinare optim ; Pe măsură ce unghiul de înclinare continuă să crească, cantitatea de radiație primită de suprafața sa începe să scadă din nou, corespunzând unei scăderi treptate a producției de energie.
(3) Influența radiațiilor asupra generării de energie este relativ mică atunci când unghiul de înclinare este în ± 5 grade față de unghiul optim de înclinare.
(4) Dacă se proiectează unghiul optim de înclinare, trebuie evaluat în mod cuprinzător în funcție de condițiile locului de instalare și de fezabilitatea economică a planului și nu ar trebui proiectat orbește.
(5) Prin optimizarea distanței și a unghiului de înclinare, economia și generarea de energie a centralei pot fi îmbunătățite semnificativ.