太阳能光伏支架角度的设计与非晶硅电板的概念.pdf

太阳能支架安装角度是怎么确定的由于太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长。利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，可是目前建设一个太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为 30～ 40％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重要的问题。1.方位角太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为 0 ）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球） 30 度时，方阵的发电量将减少约 10％～ 15％；在偏离正南（北半球） 60 时，方阵的发电量将减少约 20％～ 30％。但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（ 24小时制）－ 12） 15＋（经度－ 116） 10 月 9 日北京的太阳电池方阵处于不同方位角时，日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于 50％ -60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为 0 度），倾斜角从水平（倾斜角为 0 度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于 50 ～ 60 以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到 10 ～ 20 的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为 0 度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。系统分类太阳能光伏发电系统分为独立太阳能光伏系统和并网太阳能光伏系统。独立太阳能光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的太阳能光伏发电系统。并网太阳能光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的太阳能光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的太阳能光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。系统设备太阳能光伏发电系统是由太阳能电池方阵， 蓄电池组， 充放电控制器， 逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是太阳能电池方阵在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生 “ 光生电压 ” ，这就是 “ 光生伏特效应 ” 。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。蓄电池组其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是 a.自放电率低； b.使用寿命长； c.深放电能力强； d.充电效率高； e.少维护或免维护； f.工作温度范围宽； g.价格低廉。充放电控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。太阳跟踪控制系统由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到 PLC 、 单片机或电脑软件中， 也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。河北某太阳能光伏发电企业独家研发出了具有世界领先水平、成本低廉、简单易用、不用计算各地太阳位置数据、无软件、可在移动设备上随时随地准确跟踪太阳的智能太阳跟踪系统。该系统是国内首家完全不用电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先水平，能够不受地域和外部条件的限制，可以在 -50℃至 70℃环境温度范围内正常使用；跟踪精度可以达到 0.001 ，最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率。可以广泛的使用于各类设备的需要使用太阳跟踪的地方，该自动太阳跟踪仪价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、 火车， 以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不论系统向何方行驶、如何调头、拐弯，智能太阳跟踪仪都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳非晶硅太阳电池是以玻璃、不锈钢及特种塑料为衬底的薄膜太阳电池，为减少串联电阻，通常用激光器将 TCO 膜、非晶硅 A-si 膜和铝 Al 电极膜分别切割成条状， 国际上采用的标准条宽约 1cm,称为一个子电池， 用内部连接的方式将各子电池串连起来，因此集成型电池的输出电流为每个子电池的电流，总输出电压为各个子电池的串联电压。 在实际应用中， 可根据电流、 电压的需要选择电池的结构和面积，制成非晶硅太阳电池。优势a、更低的成本目前，由于非晶硅消耗的硅材料很少，受硅材料价格波动影响很少，所以其制造成本很低。从能源消耗的角度看，非晶硅太阳电池仅 1-1.5 年的能源回收期，更体现了其在制造过程中对节约能源的贡献。组件成本在光伏系统中的占有很高的比例，组件价格直接影响系统造价，进而影响到光伏发电的成本。按目前的组件售价计算，同样的资金，购买非晶硅产品，您可以多获得大约 30 的组件功率。b、更多的电力对于同样功率的太阳电池阵列，非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多约 10 。这已经被美国的 Uni-Solar System LLC 、 Energy Photovoltaic Corp. 、 日本的 Kaneka Corp. 、 荷兰能源研究所以及其他的光伏界组织和专家证实了。在阳光充足的月份，也就是说在较高的环境温度下，非晶硅太阳电池组件能表现出更优异的发电性能。c、 更好的弱光响应 由于非晶硅材料原子排列无序的特点， 它的电子跃迁不再遵守传统的 “ 选择定则 ” 限制，可以在太阳光照射不足的地区使用。d、更优异的高温性能在户外较高的环境温度下，非晶硅太阳电池性能会发生变化，取决于当时的温度，光谱以及其他相关因素。因此非晶硅不易受温度影响。