Procvat razvoja domaće fotonaponske industrije doveo je do značajnog povećanja obima i količine fotonaponskih elektrana. Kontinuirani razvoj i zrelost industrije također su postavili veće zahtjeve za projektovanje elektrana. Prethodni opsežni dizajn više ne može zadovoljiti današnje razvojne potrebe. Rafinirani dizajn fotonaponskih elektrana zahtijeva svaki detalj kako bi se poboljšala sistemska efikasnost elektrane kako bi se dobila priznanje vlasnika i investitora.
Tokom procesa izgradnje i montaže fotonaponskih elektrana, različite fotonaponske tehnologije i dizajn sistema imaju različite zahtjeve za uglom nagiba i orijentacijom. Da bi se osigurao najbolji efekat proizvodnje energije, često se spominje "optimalni ugao nagiba". Koji je optimalni ugao nagiba?
Ugao između površine fotonaponskog modula i nivoa tla naziva se ugao nagiba. Zemlja se okreće oko Sunca i unutar perioda jedne revolucije, tačka direktne sunčeve svetlosti na Zemlji se kreće napred-nazad između Tropika Raka i Tropika Jarca. Dakle, ukupna količina zračenja koju prima površinska ravan fotonaponskih modula varira pod različitim uglovima nagiba. Prilikom projektiranja elektrana općenito se pozivamo na povijesne podatke o kumulativnom zračenju pri različitim uglovima nagiba tijekom godine i biramo ugao s najvećim zračenjem kao optimalni dizajn kuta nagiba.
Prema "Kodeksu dizajna fotonaponskih elektrana" GB 50797-2012, optimalni ugao nagiba je definisan kao maksimalno godišnje ukupno zračenje. Ako fiksni fotonaponski niz prima maksimalno godišnje ukupno zračenje na nagnutoj površini pod ovim uglom nagiba, tada se ugao nagiba naziva optimalnim uglom nagiba (umesto najveće godišnje proizvodnje energije); Međutim, u nekim scenarijima, optimalni ugao nagiba može biti i ugao nagiba koji odgovara najvećoj godišnjoj proizvodnji energije, ugao nagiba koji odgovara najvećem prinosu, ugao nagiba koji odgovara najvećoj mjesečnoj proizvodnji energije i drugi optimalni uglovi nagiba izračunati pod raznim ograničavajućim uslovima. Ovaj članak uglavnom govori o kutu inklinacije s najvećim godišnjim ukupnim zračenjem.
Zašto nam je potreban optimalni ugao nagiba?
Optimalni ugao nagiba je prvenstveno dizajniran da primi više sunčevog zračenja. Za nagnuti fotonaponski niz, različiti uglovi upada sunca na njega će rezultirati različitim količinama normalnog sunčevog zračenja primljenog po jedinici površine. Što je veći upadni ugao (ugao okomit na normalu fotonaponskog niza), prima se manje normalnog sunčevog zračenja (za isti ulaz zračenja). Promjena ugla nagiba fotonaponskog niza će uzrokovati promjenu upadnog ugla sunca, čime će uticati na prijem njegovog zračenja. Zbog toga je potrebno teoretskim proračunima dobiti optimalni ugao nagiba na osnovu godišnjeg prijema zračenja.
Šematski dijagram komponente koja prima sunčevo zračenje
U procesu projektovanja optimalnog ugla nagiba u praksi, potrebno je uzeti u obzir i faktore kao što su geografsko i prirodno okruženje gradilišta projekta. Utjecaj ugla nagiba na klizanje snijega; Utjecaj promjene ugla nagiba na pritisak vjetra i otpornost komponenti na pritisak snijega; Istovremeno, potrebno je razmotriti uticaj ovih faktora na izbor materijala fotonaponskih nosača i težinu temelja, kao i promene u razmaku između prednjeg i zadnjeg reda usled previsokih uglova, što povećava troškove zemljišta.
Kako izračunati optimalni ugao nagiba?
Proračun optimalnog ugla nagiba zahtijeva lokalnu geografsku širinu i dužinu za određivanje nadmorske visine i azimuta Sunca u svakom trenutku, te godišnji prosjek podataka o zračenju tokom mnogo godina da bi se odredile karakteristike lokalnog sunčevog zračenja. Na osnovu podataka o zračenju i proračuna geografske širine i dužine, akumulira se godišnji ukupni prijem zračenja fotonaponskih nizova sa različitim uglovima nagiba, a ugao nagiba sa najvećim godišnjim ukupnim zračenjem se bira kao optimalni ugao nagiba. Generalno, softver kao što je PVsyst može se koristiti za praktično i brzo izračunavanje optimalnog ugla nagiba.
Preporučljivo je koristiti jedno poređenje varijable za poređenje utjecaja različitih uglova nagiba na proizvodnju energije. Ali generalno, ugao nagiba iste komponente elektrane je isti ugao i orijentacija, i postoji mnogo faktora koji utiču kada se porede elektrane u različitim regionima. Stoga se smatra da se koristi softver za dizajn fotonaponskih sistema da se to demonstrira. Meteorološki podaci njegovog softvera dolaze iz NASA i Meteonorm meteoroloških baza podataka, a kroz stvarne proračune, njegova tačnost je čak 99%, što je referentno.
Koji su glavni faktori koji utiču na:
Geografska širina i godišnja doba:Odredite nagib i orijentaciju na osnovu geografske širine i sezonskih promjena lokacije, tako da fotonaponski moduli mogu primiti sunčevo zračenje u maksimalnom mogućem obimu. Uopšteno govoreći, na sjevernoj hemisferi, ugao nagiba se može postaviti kao ugao geografske širine minus 10 do 15 stepeni, a orijentacija se može podesiti na jug.
Sunčev ugao nadmorske visine:Ugao solarne nadmorske visine odnosi se na visinu sunca na nebu, koja varira s vremenom i godišnjim dobima. Proučavanjem promjena ugla solarne nadmorske visine, odabirom nagiba i orijentacije, fotonaponski moduli mogu primiti sunčevo zračenje u maksimalnoj mjeri u različitim vremenskim periodima.
Okluzija senke:Okluzija u sjeni može smanjiti efikasnost proizvodnje energije fotonaponskih modula. Prilikom odabira nagiba i orijentacije potrebno je uzeti u obzir zasjenjenost koju uzrokuju zgrade, drveće ili drugi objekti. Izbjegnite ili minimizirajte prepreke u sjeni kako biste poboljšali efikasnost proizvodnje energije fotonaponskih elektrana.
Temperaturni efekat:Visoke temperature mogu dovesti do smanjenja efikasnosti fotonaponskih modula. Odgovarajući nagib i orijentacija mogu pomoći u rasipanju toplote iz komponenti i smanjiti uticaj temperaturnih efekata na efikasnost proizvodnje energije.
Korištenje tla:Prilikom odabira nagiba i orijentacije, uzmite u obzir korištenje tla fotonaponske elektrane. Odredite odgovarajući nagib i orijentaciju na osnovu raspoloživog zemljišta ili građevinskog prostora kako biste postigli maksimalnu efikasnost proizvodnje električne energije.
Optimizirajte ugao nagiba i orijentaciju fotonaponskih modula kako biste poboljšali efikasnost proizvodnje energije fotonaponskih sistema.
Optimizacija ugla nagiba:
Sezonsko prilagođavanje:Podesite kut nagiba fotonaponskih modula prema sezonskim promjenama na lokaciji. Zimi, povećanje ugla nagiba na odgovarajući način može povećati kontaktnu površinu između fotonaponskog panela i direktne sunčeve svjetlosti i poboljšati efikasnost proizvodnje električne energije zimi; Ljeti se ugao nagiba smanjuje kako bi se smanjilo potencijalno pregrijavanje fotonaponskih panela uzrokovano direktnim sunčevim zracima tokom visokih temperatura.
Podešavanje geografske širine:Odredite optimalni ugao nagiba na osnovu geografske širine lokacije. Uopšteno govoreći, oduzimanje oko 15 stepeni od ugla geografske širine je razumna postavka nagiba koja omogućava fotonaponskim modulima da prime maksimalnu energiju sunčevog zračenja.
Ka optimizaciji:
Južna orijentacija:Na sjevernoj hemisferi, fotonaponski moduli su orijentirani prema jugu kako bi se maksimalno povećao prijem sunčevog zračenja. Orijentacija prema jugu osigurava da fotonaponski moduli budu maksimalno izloženi sunčevoj svjetlosti većinu vremena.
Orijentacija istok zapad:U nekim situacijama kada je potrebno balansirati proizvodnju električne energije u jutarnjim i popodnevnim satima, fotonaponski moduli su orijentisani u oba smjera, povećavajući proizvodnju električne energije kroz koso sunce ujutro i navečer.
Sistem za praćenje:Koristite sistem za praćenje da automatski prilagodite orijentaciju fotonaponskih modula prema kretanju sunca, maksimizirajući prijem sunčevog zračenja. Sistemi za praćenje se obično dijele na dva tipa: jednoosno praćenje i dvostruko osno praćenje. Praćenje po dvije ose može preciznije pratiti kretanje sunca, ali je cijena veća.
Analiza senke i optimizacija:
Izbjegavajte sjene:Izbjegavajte da fotonaponski moduli budu blokirani sjenkama okolnih zgrada, drveća i drugih objekata, osiguravajući da fotonaponski moduli mogu u potpunosti primati sunčevu svjetlost cijeli dan.
Redovno šišajte stabla:Redovno podrezujte okolno drveće kako biste smanjili njihov utjecaj sjene na fotonaponske module.
Tehnike analize senke i optimizacije su ključne u projektovanju i radu fotonaponskih elektrana.
Da li je optimalni ugao nagiba fiksan i nepromenljiv? Je li sigurno da će fotonaponske elektrane imati najveći prihod pri optimalnom kutu nagiba?
Optimalni ugao nagiba znači visok prijem zračenja, ali takođe znači i relativno veliki otisak. Na primjer, u ograničenom području lokacije, kako se optimalni kut nagiba smanjuje, instalirani kapacitet će nastaviti rasti. Smanjenje ugla nagiba će smanjiti proizvodnju energije, dok će povećanje instaliranog kapaciteta povećati proizvodnju energije. Stoga su potrebna dalja tehnička i ekonomska poređenja zasnovana na vanjskim uvjetima kako bi se utvrdilo koji ugao nagiba na kraju daje najveći povrat. Ugao ugradnje običnog cementnog ravnog krova preporučuje se da bude veći od 10 stepeni, što je korisno za samočišćenje komponenti kišnice.
Optimalni ugao nagiba proizvodnje energije nije fiksiran, u stvari, usko je povezan sa razmakom niza. Što je veći razmak niza, to je bliža vrijednost optimalnog ugla nagiba proizvodnje energije optimalnom kutu nagiba zračenja. U teoriji, ako je razmak dovoljno velik da bude neometan tokom cijele godine, vrijednosti su iste.
Zbog nesigurnosti klime, optimalni ugao nagiba može se nazvati samo relativnim optimalnim uglom nagiba na osnovu istorijskih podataka. Prvo, optimalni ugao nagiba varira u zavisnosti od istorijskih podataka o zračenju. Postoje neke razlike između optimalnog ugla nagiba izračunatog korištenjem historijskih podataka 5-godina i historijskih podataka 10-godina; Drugo, istorijski prosječni podaci predstavljaju veliku vjerovatnoću lokalnih karakteristika zračenja, ali za datu godinu to ne mora nužno biti optimalan izbor.
sažetak:
(1) Optimalni ugao nagiba povezan je s lokalnom geografskom širinom. Kako se geografska širina postepeno povećava prema polovima Zemlje sa ekvatorom kao referentnom tačkom, odgovarajući optimalni ugao nagiba također se postepeno povećava.
(2) Kada se ugao nagiba poveća od horizontale (0 stepen) do optimalnog ugla nagiba, količina zračenja koje prima površina raste u skladu s tim, a maksimalna količina zračenja se prima kada se postigne optimalni ugao nagiba ; Kako ugao nagiba nastavlja da raste, količina zračenja koju prima njegova površina ponovo počinje da se smanjuje, što odgovara postepenom smanjenju proizvodnje energije.
(3) Uticaj zračenja na proizvodnju energije je relativno mali kada je ugao nagiba unutar ± 5 stepeni od optimalnog ugla nagiba.
(4) Treba li projektirati optimalni ugao nagiba treba sveobuhvatno procijeniti na osnovu uslova na mjestu ugradnje i ekonomske izvodljivosti plana, a ne treba se projektovati slijepo.
(5) Optimizacijom razmaka i ugla nagiba, ekonomičnost i proizvodnja električne energije elektrane mogu se značajno poboljšati.