太阳能电池板发电量计算课程课件资料讲解.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,太阳能池板年发电量的计算,考虑池板倾角、方位角和阴影的影响,参数表示：,输入量：,输出量：,如图,1,所示,池板倾角,：太阳电池方阵平面与水平地面的夹角。,太阳高度角,：太阳光线与其在地平面上投影之间的夹角，表示太阳高出水平面的角度。,L,H,d,如图,2,所示,赤纬角,：太阳直射点的纬度与赤道平面的夹角。,如图,2,所示,时角,：相对于圆弧,QB,，从天子午圈上的,Q,点起算（即从正午起算），顺时针方向为正，逆时针方向为负，即上午为负，下午为正。通常数值等于离正午的,时间,（小时）乘以,15,。,这里参与计算的时间为地方时间，若使用北京时间则还需先转换为地方时间，转换公式,为：,B,地的地方时,=,北京时间,两地经度差,1/15,（若,B,地位于北京的东侧，计算时取,“,+”,号，若,B,地位于北京西侧，计算时取“,-”,号，可概括为“东加西减”）。,说明,为了计算太阳能电池板的,年发电量,，先求出池板的,日发电量,；,对一年内每天的池板发电量求和，即可得出太阳能池板的年发电量。,为了计算太阳能电池板的,日发电量,，先求出池板的,时均发电量,。,池板年发电量,池板日发电量,日均辐射量,池板有效面积,池板的投切,说明,首先利用,RETScreen,软件提供的,月平均每日斜面太阳辐射量,数据，假设某个月份每一天的辐射量不变，得出该月的,日均辐射值,。,然后通过查资料得出求各种相关数据的公式和方法，计算出电池板阴影所占面积，得到,池板有效面积,。,再建立模型，可算出,考虑阴影的情况下电池板的时发电量,。,同时在考虑,每小时电池板不同功率时的投切,、池板转换效率、线损、变流器效率等因素的情况下得出日发电量,日均辐射量,池板有效面积,池板的投切,池板日发电量,实例,下面主要以一南海项目数据为例进行说明。,方位角,方位角,结论：,池板最佳方位角为,0,。,即池板最佳朝向为正南。,方位角,已知参数（,1,）,1,）太阳能电池板技术参数：,单板：,1580mmX808mmX45mm,；,转换效率：,0.15,；,功率峰值：,180Wp,；,总数：,2795,个；,2,）池板布置：,每斜排单元四个池板，则,池板长度,=808mmX4=3232mm,，实际取,3.3m,；,阵列宽度,=65m,，一排,40,个斜排单元，,160,个池板；,阵列排数,=18,排；,池板间距,=4.5m,；,池板倾角,=20,；,已知参数（,2,）,3,）其他：,当地纬度,=23.1,；,阵列峰值功率,=500kW,；,线损,=0.01,；,变流器损耗,=0.03,；,池板日发电量计算,池板日发电量的计算包括三部分：,1,）,某天内时均辐射量计算,；,2,）,考虑阴影影响的池板有效面积计算,；,3,）,变流器投切时间计算,。,以,12.13,为例，即天数,n=347,因为与刘阳的算法不一样，,并非每月选一个特征日，,故而此处任意取一天都可以。,1,、时均辐射量的计算,1,）月平均每日斜面太阳辐射量,在,RETScreen,软件中输入所在地区、池板倾角及其他参数。,从表中读出,月平均每日斜面太阳辐射量数据,。,关于冬季辐射量比较高的问题：,原因是软件中可能考虑到当地气候条件等因素的缘故，分析其他地区数据后认为此数据可信。,每日斜面太阳辐射量数据,如下图所示：,月,每日的太阳辐射,-,倾斜面,度,/,平方米,/,日,一月,2.38,二月,1.91,三月,1.96,四月,2.34,五月,2.77,六月,3.06,七月,3.53,八月,4.03,九月,4.18,十月,4.19,十一月,3.60,十二月,3.30,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,在,RETScreen,中所提供的倾斜面太阳辐射量（度,/,平方米,/,日）应该为每月平均每日的总辐射量，假设某个月份每一天的辐射量不变，为该月的,日总辐射值,。,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,例：利用,RETScreen,软件所提出的,12,月份月平均每日的太阳能辐射倾斜面太阳辐射量做一天每时太阳辐射量的估算。,由,RETScreen,提供,3.30,度,/,平方米,/,日,12,月每天的地外辐射能量。,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,日辐射曲线如图所示：,此图引自,太阳能光伏系统概论,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,已知一天内太阳辐射量近似成正态分布曲线，时均辐射量的计算过程如下：,首先，利用下式计算日出日落时间：,日出时间,日落时间,（其中赤纬角,及日出日落计算见后面）,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,其次，令日出和日落时间分别为正态分布区间（,a,，,b,）的起始和结束值：,=a,，,=b,；,=(b+a)/2,=(b-a)/6,正态分布函数,，且,，,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量,根据假设，一天每一时刻的时均辐射值服从正态分布，概率密度为,f(t),，,则一天某一小时内（,8,时）时均辐射量,H(8)=,日均辐射量,*,f(7.5),到,f(8.5),的积分,。,根据以上可求出时均辐射量,冬至日（,12.13,）上午,8,时，,a=6.7,，,b=17.3,可知,=(6.7+17.3)/2=12,，,=(17.3-6.7)/6=1.76,时均辐射量,H(8)=3.3*=0.227,度,返回,2,、,面积计算,1,）参数计算,：,已知池板倾角,=20,，当地纬度,=23.1,，天数,n=347,，则可得：,赤纬角,=23.1,日出时间,=6.7,日落时间,=17.3,当上午,8,点时，即太阳时,=8,，有：,时角,太阳高度角,=15.67,此处由于北京与,广东南海经度相差,不大（,3.15,）,故换算过程忽略,不计,2,、,面积计算,2,）阴影面积计算,：,如图，设阴影在斜面上长度为,x,，已知池板长度,L=3.3,，倾角,=20,前后池板距离,d=4.5m,，已求出上午,8,点时刻太阳入射角,=15.67,。可算出,d=d-L*cos =1.4m,由图可知：,可得阴影长度,x=,得阴影面积比值,=0.3793,L,H,d,x,太阳光,此处计算中,的,d,均为,d,2,、,面积计算,2,）阴影面积计算,：,依照以上计算方法，可得到下表（,12.13,）：,(,日出时间,=6.7,，日落时间,=17.3,，故只计算,7,点到,17,点,),2,、,面积计算,太阳时,时角,太阳高度角,阴影面积百分比,7.0,-75.00,3.78,0.7768380,7.5,-67.50,9.83,0.5317476,8.0,-60.00,15.67,0.3683008,8.5,-52.50,21.23,0.2506976,9.0,-45.00,26.44,0.1619618,9.5,-37.50,31.21,0.0932620,10.0,-30.00,35.43,0.0398476,10.5,-22.50,38.95,-0.0007375,11.0,-15.00,41.62,-0.0295685,11.5,-7.50,43.29,-0.0469208,12.0,0.00,43.87,-0.0527273,12.5,7.50,43.29,-0.0469208,13.0,15.00,41.62,-0.0295685,13.5,22.50,38.95,-0.0007375,14.0,30.00,35.43,0.0398476,14.5,37.50,31.21,0.0932620,15.0,45.00,26.44,0.1619618,15.5,52.50,21.23,0.2506976,16.0,60.00,15.67,0.3683008,16.5,67.50,9.83,0.5317476,17.0,75.00,3.78,0.7768380,注：对于图表中的数据，当阴影面积百分百小于零时，,此时池板处于无阴影遮挡状态，阴影面积百分百计为零。,2,、,面积计算,2,）阴影面积计算：,实际上，池板的有效面积（除去阴影的面积）每一分钟都会有所变化，在实际计算中采用,算术平均法,计算。,例如某日早晨,8,时的有效面积,S(8)=S(7.5)+S(8.5)/2;,其中第一排的池板有效面积不受影响。计算过程如下：,已知池板长度,L=3.3m,阵列宽度,W=65m,，阵列排数,R=18,排，可算得：,池板实际总面积,=65*3.3*18=3861m,池板总有效面积,S(7.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.5317476)=1922m,S(8.5)=65*3.3+65*3.3*(18-1)*(1-0.2506976)=2947m,S(8)=S(8)=S(7.5)+S(8.5)/2=2434m,返回,3,、,池板输出电能（每小时）,池板输出电能（每小时）,已知,池板转换效率,=0.15,，由已求数据知：,12.13,日,8,时池板输出电能,P=0.15*0.227*2434=82.7164kw,4,、,池板投切判断,当池板每小时输出电能,低于,阵列峰值功率,=500kW,的,10%,时，切除变流器，即,此时池板输出电量为零,。,即将池板输出电能（每小时）,P,与,500*10%,相比，若,P500*10%=50KW,时，将该小时输出电量计为零。,5,、,日发电量计算,将,24,个小时的发电量加起来即得,日发电量,。,计算一天内每小时的发电量，以及某天全天发电量。,for,循环,内部计算一天,24,小时，每个小时的发电量，外部求和即得到一天的发电量。,池板,12.13,日发电量计算数据如下表所示,故,12.13,这天，日发电量,P=1529.395kW,太阳时,时角,太阳,高度角,阴影面积,百分比,池板有效面积（,m,）,斜面辐射照度,（,W/,),遮挡时池板时辐射量（,kW,）,遮挡池板,发电量（,kW,h,）,7,-75,3.78,0.572224,1774.386,0.193705,343.7073,51.5561,8,-60,15.67,0.391223,2434.407,0.33196,808.1267,121.219,9,-45,26.44,0.158357,3283.55,0.290667,954.42,143.163,10,-30,35.43,0.033008,3740.635,0.294955,1103.32,165.498,11,-15,41.62,0,3861,0.309322,1194.293,179.144,12,0,43.87,0,3861,0.315051,1216.413,182.462,13,15,41.62,0,3861,0.311807,1203.887,180.583,14,30,35.43,0.046631,3690.96,0.304848,1125.18,168.777,15,45,26.44,0.17198,3233.876,0.306819,992.2133,148.832,16,60,15.67,0.391223,2434.407,0.356142,866.9933,130.049,17,75,3.78,0.265874,2891.491,0.133983,387.4093,58.1114,年发电量计算,将,365,天的发电量加起来即得年发电量（不计损耗）。,即,P1=49.7425,万,kW.h,在,LabView,软件中用,for,循环,内部自动计算一年内每天的发电量，外部求和即可算出一年内发电量，除去线损和变流器损耗即是光伏阵列实际并网电量。,年发电量计算,已知,线损,=0.01,变流器损耗,=0.03,可得由变流器发出的发电量：,除去线损的发电量：,P2=P1*(1-)=49.7425*(1-0.01)=49.2451,实际输出的发电量,（除去变流器损耗）,=P1*(1-)*(1-),=49.7425*(1-0.01)(1-0.03)=47.7677,项目预期年发电量与该软件计算结果比较,：,项目预期发电量：,52.1666,万,kW.h,；,软件计算结果：,47.7677,万,kW.h,；,误差：,8.43%,若不考虑阴影实际发电：,57.3602,万,kW.h,阴影损失电量：,16.72%,总结,主要是解决太阳能池板发电量计算（考虑池板阴影、倾角和方位角）的问题。,1,、,计算中的假设：,1,）,每个小时辐射量,的计算，假设某个月份每一天的辐射量不变，等于该月的月平均每日斜面太阳辐射量。,2,）假设一天每一时刻的时均辐射值服从,正态分布,，概率密度为,f(t),，则一天某一小时内（,8,时）时均辐射量,H(8)=,日均辐射量,*,f(7.5),到,f(8.5),的积分。,3,）池板的有效面积（除去阴影的面积）每一分钟都会有所变化，实际计算采用,算术平均法,计算。例如某日早晨,8,时的有效面积,S(8)=S(7.5)+S(8.5)/2;,其中第一排的池板有效面积不受影响；,总结,2,、,计算过程,：,1,）利用,RETScreen,软件得到的月平均每日斜面太阳辐射量数据；,2,）建立正态分布模型，得出时均辐射量；,3,）计算考虑阴影影响的池板有效面积（每小时）；,年发电量,时均辐射量,日发电量,变流器的投切,池板有效面积,（线损、变流器损耗）,每日斜面太阳辐射量,RETScreen,阴影面积比,阵列峰值功率,(,正态,分布,),（池板转换效率）,(10%),(,算术,平均法,),比较,总结,2,、,计算过程,：,4,）考虑池板转换效率，将时均辐射量与池板有效面积相乘得出池板输出电能（每小时）；,5,）考虑电池板不同功率时的投切，将一日内每个小时的池板输出电能求和，,得到池板日发电量。,6,）考虑线损和变流器效率，将,365,天的日发电量求和，即光伏阵列实际并网电量。,年发电量,时均辐射量,日发电量,变流器的投切,池板有效面积,（线损、变流器损耗）,每日斜面太阳辐射量,RETScreen,阴影面积比,阵列峰值功率,(,正态,分布,),（池板转换效率）,(10%),(,算术,平均法,),比较,谢谢！,