Процват развоја домаће фотонапонске индустрије довео је до значајног повећања обима и количине фотонапонских електрана. Континуирани развој и зрелост индустрије такође су поставили веће захтеве за пројектовање електрана. Претходни обимни дизајн више не може задовољити данашње развојне потребе. Рафинирани дизајн фотонапонских електрана захтева сваки детаљ како би се побољшала системска ефикасност електране како би се добила признање власника и инвеститора.
Током процеса изградње и монтаже фотонапонских електрана, различите фотонапонске технологије и дизајн система имају различите захтеве за углом нагиба и оријентацијом. Да би се обезбедио најбољи ефекат производње енергије, често се помиње "оптимални угао нагиба". Који је оптимални угао нагиба?
Угао између површине фотонапонског модула и нивоа тла назива се угао нагиба. Земља се окреће око Сунца, и у току једног периода окретања, тачка директне сунчеве светлости на Земљи се креће напред-назад између Тропика Рака и Тропика Јарца. Дакле, укупна количина зрачења коју прима површинска раван фотонапонских модула варира под различитим угловима нагиба. Приликом пројектовања електрана, генерално се позивамо на историјске податке кумулативног зрачења при различитим угловима нагиба током целе године и бирамо угао са највећим зрачењем као оптимални дизајн угла нагиба.
Према „Кодексу дизајна фотонапонских електрана“ ГБ 50797-2012, оптимални угао нагиба је дефинисан као максимално годишње укупно зрачење. Ако фиксни фотонапонски низ прима максимално годишње укупно зрачење на нагнутој површини под овим углом нагиба, тада се угао нагиба назива оптималним углом нагиба (уместо највеће годишње производње енергије); Међутим, у неким сценаријима, оптимални угао нагиба може бити и угао нагиба који одговара највећој годишњој производњи електричне енергије, угао нагиба који одговара највећем приносу, угао нагиба који одговара највећој месечној производњи енергије и други оптимални углови нагиба израчунати под разним ограничавајућим условима. Овај чланак углавном разматра угао нагиба са највећим годишњим укупним зрачењем.
Зашто нам је потребан оптимални угао нагиба?
Оптимални угао нагиба је првенствено дизајниран да прими више сунчевог зрачења. За нагнути фотонапонски низ, различити углови упада сунца на њега ће резултирати различитим количинама нормалног сунчевог зрачења примљеног по јединици површине. Што је већи упадни угао (угао окомит на нормалу фотонапонског низа), прима се мање нормалног сунчевог зрачења (за исти улаз зрачења). Промена угла нагиба фотонапонског низа ће изазвати промену упадног угла сунца, чиме ће утицати на пријем његовог зрачења. Због тога је потребно теоретским прорачунима добити оптимални угао нагиба на основу годишњег пријема зрачења.
Шематски дијаграм компоненте која прима сунчево зрачење
У процесу пројектовања оптималног угла нагиба у пракси, потребно је узети у обзир и факторе као што су географско и природно окружење градилишта пројекта. Утицај угла нагиба на клизање снега; Утицај промене угла нагиба на притисак ветра и отпорност компоненти на притисак снега; Истовремено, потребно је размотрити утицај ових фактора на избор материјала фотонапонских носача и пондерисање темеља, као и промене растојања између предњег и задњег реда узроковане превисоким угловима, што повећава трошкове земљишта.
Како израчунати оптимални угао нагиба?
Израчунавање оптималног угла нагиба захтева локалну географску ширину и дужину да би се одредила висина и азимут Сунца у сваком тренутку, и годишњи просечни подаци о зрачењу током много година да би се одредиле карактеристике локалног сунчевог зрачења. На основу података о зрачењу и прорачуна географске ширине и дужине, акумулира се годишњи укупни пријем зрачења фотонапонских низова са различитим угловима нагиба, а угао нагиба са највећим годишњим укупним зрачењем се бира као оптимални угао нагиба. Генерално, софтвер као што је ПВсист се може користити за практично и брзо израчунавање оптималног угла нагиба.
Препоручљиво је користити једно поређење варијабле да би се упоредио утицај различитих углова нагиба на производњу енергије. Али генерално, угао нагиба исте компоненте електране је исти угао и оријентација, и постоји много фактора који утичу када се пореде електране у различитим регионима. Стога се сматра да се користи софтвер за дизајн фотонапонских система да би се то демонстрирао. Метеоролошки подаци његовог софтвера потичу из НАСА и Метеонорм метеоролошких база података, а кроз стварне прорачуне, његова тачност је чак 99%, што је референтно.
Који су главни фактори који утичу на:
Географска ширина и годишња доба:Одредити нагиб и оријентацију на основу географске ширине и сезонских промена локације, како би фотонапонски модули могли да примају сунчево зрачење у максималној могућој мери. Уопштено говорећи, на северној хемисфери, угао нагиба се може подесити као угао географске ширине минус 10 до 15 степени, а оријентација се може подесити на југ.
Соларни угао надморске висине:Угао соларне надморске висине односи се на висину сунца на небу, која варира у зависности од времена и годишњих доба. Проучавањем промене угла соларне надморске висине, одабиром нагиба и оријентације, фотонапонски модули могу да приме сунчево зрачење у максималној мери у различитим временским периодима.
Оклузија сенке:Оклузија у сенци може смањити ефикасност производње енергије фотонапонских модула. Приликом избора нагиба и оријентације, потребно је узети у обзир сенчење које изазивају зграде, дрвеће или други објекти. Избегавајте или минимизирајте опструкцију у сенци да бисте побољшали ефикасност производње енергије фотонапонских електрана.
Температурни ефекат:Високе температуре могу довести до смањења ефикасности фотонапонских модула. Одговарајући нагиб и оријентација могу помоћи у расипању топлоте са компоненти и смањити утицај температурних ефеката на ефикасност производње електричне енергије.
Коришћење земљишта:Приликом одабира нагиба и оријентације, узмите у обзир искоришћеност тла фотонапонске електране. Одредите одговарајући нагиб и оријентацију на основу расположивог земљишта или грађевинског простора како бисте постигли максималну ефикасност производње електричне енергије.
Оптимизујте угао нагиба и оријентацију фотонапонских модула да бисте побољшали ефикасност производње енергије фотонапонских система.
Оптимизација угла нагиба:
Сезонско прилагођавање:Подесите угао нагиба фотонапонских модула према сезонским променама на локацији. Зими, повећање угла нагиба на одговарајући начин може повећати контактну површину између фотонапонског панела и директне сунчеве светлости и побољшати ефикасност производње електричне енергије зими; У лето, угао нагиба се смањује како би се минимизирало потенцијално прегревање фотонапонских панела изазвано директном сунчевом светлошћу током високих температура.
Подешавање географске ширине:Одредите оптимални угао нагиба на основу географске ширине локације. Уопштено говорећи, одузимање око 15 степени од угла географске ширине је разумна поставка нагиба која омогућава фотонапонским модулима да приме максималну енергију сунчевог зрачења.
Ка оптимизацији:
Јужна оријентација:На северној хемисфери, фотонапонски модули су оријентисани према југу како би се максимално повећао пријем сунчевог зрачења. Оријентација према југу осигурава да фотонапонски модули добијају максималну изложеност сунчевој светлости већину времена.
Оријентација Исток Запад:У неким ситуацијама када је потребно избалансирати производњу електричне енергије ујутру и поподне, фотонапонски модули су оријентисани у оба смера, повећавајући производњу електричне енергије кроз косо сунце ујутру и увече.
Систем за праћење:Користите систем за праћење да аутоматски прилагодите оријентацију фотонапонских модула према кретању сунца, максимизирајући пријем сунчевог зрачења. Системи за праћење се обично деле на два типа: једноосно праћење и праћење са две осе. Праћење са две осе може прецизније пратити кретање сунца, али је цена већа.
Анализа сенке и оптимизација:
Избегавајте сенке:Избегавајте да фотонапонски модули буду блокирани сенкама околних зграда, дрвећа и других објеката, обезбеђујући да фотонапонски модули могу у потпуности да примају сунчеву светлост током целог дана.
Редовно подрезујте дрвеће:Редовно подрезујте околно дрвеће како бисте смањили њихов утицај сенке на фотонапонске модуле.
Технике анализе сенке и оптимизације су кључне у пројектовању и раду фотонапонских електрана.
Да ли је оптимални угао нагиба фиксан и непроменљив? Да ли је сигурно да ће фотонапонске електране имати највећи приход при оптималном нагибу?
Оптимални угао нагиба значи висок пријем зрачења, али такође значи и релативно велики отисак. На пример, на ограниченом подручју локације, како се оптимални угао нагиба смањује, инсталирани капацитет ће наставити да расте. Смањење угла нагиба ће смањити производњу електричне енергије, док ће повећање инсталираног капацитета повећати производњу енергије. Стога су потребна даља техничка и економска поређења заснована на спољним условима да би се утврдило који угао нагиба на крају даје највећи принос. Угао уградње општег цементног равног крова препоручује се да буде већи од 10 степени, што је корисно за самочишћење компоненти кишнице.
Оптимални угао нагиба производње енергије није фиксан, у ствари, уско је повезан са размаком низа. Што је размак низа већи, то је вредност оптималног угла нагиба производње енергије ближа оптималном углу нагиба зрачења. У теорији, ако је размак довољно велик да буде неометан током целе године, вредности за та два су исте.
Због несигурности климе, оптимални угао нагиба може се назвати само релативним оптималним углом нагиба на основу историјских података. Прво, оптимални угао нагиба варира у зависности од историјских података о зрачењу. Постоје неке разлике између оптималног угла нагиба израчунатог коришћењем историјских података за 5-годину и историјских података за 10-годину; Друго, историјски просечни подаци представљају велику вероватноћу локалних карактеристика зрачења, али за дату годину то не мора нужно бити оптималан избор.
резиме:
(1) Оптимални угао нагиба повезан је са локалном географском ширином. Како се географска ширина постепено повећава према половима Земље са екватором као референтном тачком, одговарајући оптимални угао нагиба такође се постепено повећава.
(2) Када се угао нагиба повећа од хоризонтале (0 степен) до оптималног угла нагиба, количина зрачења коју прима површина се повећава у складу са тим, а максимална количина зрачења се прима када се постигне оптимални угао нагиба ; Како угао нагиба наставља да расте, количина зрачења коју прима њена површина поново почиње да се смањује, што одговара постепеном смањењу производње енергије.
(3) Утицај зрачења на производњу енергије је релативно мали када је угао нагиба унутар ± 5 степени од оптималног угла нагиба.
(4) Да ли треба пројектовати оптимални угао нагиба треба свеобухватно проценити на основу услова на месту постављања и економске изводљивости плана, и не би требало да се пројектује на слепо.
(5) Оптимизацијом размака и угла нагиба, економичност и производња електричне енергије у електрани могу се значајно побољшати.