Kodumaise fotogalvaanilise tööstuse õitsev areng on toonud kaasa fotogalvaaniliste elektrijaamade ulatuse ja koguse märkimisväärse suurenemise. Tööstuse pidev areng ja küpsus on seadnud kõrgemad nõuded ka elektrijaamade projekteerimisele. Varasem ulatuslik disain ei suuda enam vastata tänapäeva arendusvajadustele. Fotogalvaaniliste elektrijaamade viimistletud disain nõuab iga detaili, et parandada elektrijaama süsteemi efektiivsust, et võita omanike ja investorite tunnustus.
Fotogalvaaniliste elektrijaamade ehitus- ja paigaldusprotsessis on erinevatel fotogalvaanilistel tehnoloogiatel ja süsteemide konstruktsioonidel erinevad nõuded kaldenurgale ja orientatsioonile. Parima energiatootmise efekti tagamiseks viidatakse sageli "optimaalsele kaldenurgale". Milline on optimaalne kaldenurk?
Fotogalvaanilise mooduli pinna ja maapinna vahelist nurka nimetatakse kaldenurgaks. Maa tiirleb ümber Päikese ja ühe pöördeperioodi jooksul liigub Maa otsese päikesevalguse punkt Vähi troopika ja Kaljukitse troopika vahel edasi-tagasi. Seega varieerub fotogalvaaniliste moodulite pinnatasandile vastuvõetud kiirguse koguhulk erinevate kaldenurkade korral. Elektrijaamade projekteerimisel lähtume üldiselt aastaringselt erinevate kaldenurkade kumulatiivse kiirguse ajaloolistest andmetest ja valime optimaalseks kaldenurga disainiks suurima kiirgusega nurga.
Vastavalt "Photogalvaaniliste elektrijaamade projekteerimiskoodile" GB 50797-2012 on optimaalne kaldenurk defineeritud maksimaalse aastase kogukiirgusena. Kui fikseeritud fotogalvaaniline massiiv saab selle kaldenurga juures maksimaalse aastase kogukiirguse kaldpinnale, siis nimetatakse kaldenurka optimaalseks kaldenurgaks (mitte suurimaks aastaseks energiatootmiseks); Kuid mõne stsenaariumi korral võib optimaalseks kaldenurgaks olla ka kaldenurk, mis vastab suurimale aastasele energiatootmisele, kaldenurk, mis vastab suurimale tootlikkusele, kaldenurk, mis vastab suurimale igakuise energiatootmisele, ja muud arvutatud optimaalsed kaldenurgad. erinevatel piiravatel tingimustel. Selles artiklis käsitletakse peamiselt suurima aastase kogukiirgusega kaldenurka.
Miks me vajame optimaalset kaldenurka?
Optimaalne kaldenurk on mõeldud eelkõige suurema päikesekiirguse vastuvõtmiseks. Kallutatud fotogalvaanilise massiivi korral põhjustavad päikese erinevad langemisnurgad pindalaühiku kohta erineva koguse normaalset päikesekiirgust. Mida suurem on langemisnurk (fotogalvaanilise massiivi normaalnurgaga risti asetsev nurk), seda vähem saadakse normaalset päikesekiirgust (sama kiirgussisendi korral). Fotogalvaanilise massiivi kaldenurga muutumine põhjustab muutuse päikese langemisnurgas, mõjutades seeläbi selle kiirguse vastuvõttu. Seetõttu on vaja teoreetiliste arvutuste abil saada optimaalne kaldenurk, mis põhineb aastasel kiirguse vastuvõtul.
Päikesekiirgust vastuvõtva komponendi skemaatiline diagramm
Praktikas optimaalse kaldenurga kujundamisel tuleb arvestada ka selliste teguritega nagu projekti ehitusplatsi geograafiline ja looduslik keskkond. Kaldenurga mõju lume libisemisele; Kaldenurga muutuste mõju komponentide tuulesurvele ja lumesurvekindlusele; Samal ajal tuleb arvestada nende tegurite mõju fotogalvaanilise kronsteini materjalide valikule ja vundamendi kaalule, samuti esi- ja tagarea vahekauguse muutusi, mis on põhjustatud liiga suurtest nurkadest, mis suurendab maakulusid.
Kuidas arvutada optimaalset kaldenurka?
Optimaalse kaldenurga arvutamiseks on vaja kohalikku laius- ja pikkuskraadi, et määrata kindlaks päikese kõrgus ja asimuut igal hetkel ning aasta keskmised kiirgusandmed paljude aastate lõikes, et määrata kohaliku päikesekiirguse karakteristikud. Kiirgusandmete ning laius- ja pikkuskraadide arvutuste põhjal akumuleeritakse erineva kaldenurgaga fotogalvaaniliste massiivide aastane summaarne kiirgusvastuvõtt ning optimaalseks kaldenurgaks valitakse suurima aastase summaarse kiirgusega kaldenurk. Üldiselt saab optimaalse kaldenurga mugavaks ja kiireks arvutamiseks kasutada tarkvara nagu PVsyst.
Soovitatav on kasutada ühe muutuja võrdlust, et võrrelda erinevate kaldenurkade mõju elektritootmisele. Kuid üldiselt on sama elektrijaama komponendi kaldenurk sama nurga ja orientatsiooniga ning erinevate piirkondade elektrijaamade võrdlemisel on palju mõjutegureid. Seetõttu kaalutakse selle demonstreerimiseks PV System projekteerimistarkvara kasutamist. Selle tarkvara meteoroloogilised andmed pärinevad NASA ja Meteonormi meteoroloogilistest andmebaasidest ning tegelike arvutuste kaudu on selle täpsus koguni 99%, mis on võrreldav.
Millised on peamised tegurid, mis mõjutavad:
Laiuskraad ja aastaaeg:Määrake kalle ja suund asukoha laiuskraadide ja hooajaliste muutuste põhjal, et fotogalvaanilised moodulid saaksid päikesekiirgust maksimaalsel määral vastu võtta. Üldiselt võib põhjapoolkeral kaldenurgaks määrata laiuskraadi nurgaks miinus 10–15 kraadi ja orientatsiooni otse lõunasse.
Päikese kõrguse nurk:Päikese kõrgusnurk viitab päikese kõrgusele taevas, mis muutub aja ja aastaaegade lõikes. Uurides päikese kõrguse nurga muutusi, valides kaldenurka ja orientatsiooni, saavad fotogalvaanilised moodulid erinevatel ajaperioodidel päikesekiirgust maksimaalsel määral vastu võtta.
Varju oklusioon:Varjude oklusioon võib vähendada fotogalvaaniliste moodulite energiatootmise efektiivsust. Kalde ja suuna valimisel tuleb arvestada hoonete, puude või muude objektide poolt põhjustatud varjutusega. Vältige või minimeerige varjutakistust, et parandada fotogalvaaniliste elektrijaamade energiatootmise efektiivsust.
Temperatuuri mõju:Kõrge temperatuur võib põhjustada fotogalvaaniliste moodulite efektiivsuse vähenemist. Sobiv kalle ja suund võivad aidata komponentidelt soojust hajutada ja vähendada temperatuuri mõju elektritootmise efektiivsusele.
Maapinna kasutus:Kalde ja orientatsiooni valimisel arvestage fotogalvaanilise elektrijaama maapealse kasutamisega. Määrake sobiv kalle ja suund olemasoleva maa või hoonepinna põhjal, et saavutada maksimaalne energiatootmise tõhusus.
Optimeerige fotogalvaaniliste moodulite kaldenurka ja orientatsiooni, et parandada fotogalvaaniliste süsteemide energiatootmise tõhusust.
Kaldenurga optimeerimine:
Hooajaline korrigeerimine:Reguleerige fotogalvaaniliste moodulite kaldenurka vastavalt asukoha hooajalistele muutustele. Talvel võib kaldenurga sobiv suurendamine suurendada fotogalvaanilise paneeli ja otsese päikesevalguse vahelist kontaktpinda ning parandada talvel elektritootmise efektiivsust; Suvel vähendatakse kaldenurka, et minimeerida fotogalvaaniliste paneelide võimalikku ülekuumenemist, mis on põhjustatud otsesest päikesevalgusest kõrgetel temperatuuridel.
Laiuskraadi reguleerimine:Määrake asukoha laiuskraadi põhjal optimaalne kaldenurk. Üldiselt on laiuskraadi nurgast umbes 15 kraadi lahutamine mõistlik kalde seadistus, mis võimaldab fotogalvaanilistel moodulitel saada maksimaalset päikesekiirguse energiat.
Optimeerimise suunas:
Lõunasuunaline orientatsioon:Põhjapoolkeral on fotogalvaanilised moodulid suunatud lõuna poole, et maksimeerida päikesekiirguse vastuvõttu. Lõunasuunaline orientatsioon tagab, et fotogalvaanilised moodulid saavad suurema osa ajast maksimaalset päikesevalgust.
Ida-Lääne suund:Mõnes olukorras, kus on vaja tasakaalustada elektritootmist hommikul ja pärastlõunal, on fotogalvaanilised moodulid orienteeritud mõlemas suunas, suurendades elektritootmist hommikuse ja õhtuse kaldus päikese kaudu.
Jälgimissüsteem:Kasutage jälgimissüsteemi, et reguleerida automaatselt fotogalvaaniliste moodulite orientatsiooni vastavalt päikese liikumisele, maksimeerides päikesekiirguse vastuvõttu. Jälgimissüsteemid jagunevad tavaliselt kahte tüüpi: ühe telje jälgimine ja kahe telje jälgimine. Kahe telje jälgimine võimaldab täpsemalt jälgida päikese liikumist, kuid kulu on suurem.
Varjuanalüüs ja optimeerimine:
Vältige varje:Vältige, et ümbritsevate hoonete, puude ja muude objektide varjud fotogalvaanilisi mooduleid ei takistaks, tagades, et fotogalvaanilised moodulid saavad kogu päeva jooksul täielikult päikesevalgust vastu võtta.
Lõika puid regulaarselt:Kärbige regulaarselt ümbritsevaid puid, et vähendada nende varjude mõju fotogalvaanilistele moodulitele.
Varjuanalüüsi ja optimeerimise tehnikad on fotogalvaaniliste elektrijaamade projekteerimisel ja töös üliolulised.
Kas optimaalne kaldenurk on fikseeritud ja muutumatu? Kas on kindel, et fotogalvaanilised elektrijaamad saavad optimaalse kaldenurga juures suurima tulu?
Optimaalne kaldenurk tähendab kõrget kiirguse vastuvõttu, kuid see tähendab ka suhteliselt suurt jalajälge. Näiteks piiratud alas, kui optimaalne kaldenurk väheneb, suureneb paigaldatud võimsus jätkuvalt. Kaldenurga alandamine vähendab elektritootmist, installeeritud võimsuse suurendamine aga suurendab elektritootmist. Seetõttu on vaja täiendavaid välistingimustel põhinevaid tehnilisi ja majanduslikke võrdlusi, et teha kindlaks, milline kaldenurk annab lõpuks suurima tulu. Üldise tsemendist lamekatuse paigaldusnurk on soovitav suurem kui 10 kraadi, mis on kasulik vihmavee komponentide isepuhastumiseks.
Optimaalne elektritootmise kaldenurk ei ole fikseeritud, tegelikult on see tihedalt seotud massiivi vahedega. Mida suurem on massiivi vahe, seda lähemal on optimaalse energiatootmise kaldenurga väärtus optimaalsele kiirguse kaldenurgale. Teoreetiliselt on nende kahe väärtused samad, kui vahemaa on piisavalt suur, et seda aastaringselt takistada.
Kliima ebakindluse tõttu saab optimaalset kaldenurka ajalooliste andmete põhjal nimetada vaid suhteliseks optimaalseks kaldenurgaks. Esiteks varieerub optimaalne kaldenurk sõltuvalt ajaloolistest kiirgusandmetest. Optimaalse kaldenurga vahel, mis on arvutatud 5-aasta ajalooliste andmete ja 10-aasta ajalooliste andmete põhjal, on mõningaid erinevusi; Teiseks näitavad ajaloolised keskmised andmed kohaliku kiirguse omaduste suurt tõenäosust, kuid antud aasta kohta ei pruugi see olla optimaalne valik.
Kokkuvõte:
(1) Optimaalne kaldenurk on seotud kohaliku geograafilise laiuskraadiga. Kui geograafiline laiuskraad järk-järgult suureneb Maa pooluste suunas, mille võrdluspunktiks on ekvaator, suureneb järk-järgult ka vastav optimaalne kaldenurk.
(2) Kui kaldenurk suureneb horisontaalselt (0 kraadi) optimaalse kaldenurgani, suureneb vastavalt pinnale vastuvõetava kiirguse hulk ja optimaalse kaldenurga saavutamisel võetakse vastu maksimaalne kiirgushulk. ; Kui kaldenurk kasvab jätkuvalt, hakkab selle pinnale vastuvõetava kiirguse hulk uuesti vähenema, mis vastab elektritootmise järkjärgulisele vähenemisele.
(3) Kiirguse mõju elektritootmisele on suhteliselt väike, kui kaldenurk on optimaalsest kaldenurgast ± 5 kraadi piires.
(4) Optimaalse kaldenurga kavandamist tuleb põhjalikult hinnata paigalduskoha tingimustest ja plaani majanduslikust otstarbekusest lähtuvalt ning seda ei tohiks pimesi kavandada.
(5) Vahekauguse ja kaldenurga optimeerimisega saab oluliselt parandada elektrijaama ökonoomsust ja elektritootmist.