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1、 题 目： 分布式光伏列阵最佳安装倾角设计 分布式光伏列阵最佳安装倾角设计摘要在太阳能热利用和光伏发电的地面应用中，通常将太阳能板朝向赤道固定放置，其放置最佳倾角的选择是一个重要的技术问题，影响太阳能的利用率。 因此选择一个合适的斜面倾角是得到斜面最大太阳辐射量的重要技术手段。本文通过分布式光伏发电系统，阐述了分布式光伏发电系统的组成和运行方式。并且重点讨论了水平面和斜面上太阳以不同方式的辐射对光伏阵列发电量的影响。引出了最佳倾角概念。通过国内外对最佳倾角的研究近况。总结了了最佳倾角计算要用到的,太阳位置的计算,和不同方式辐射量(直接辐射,散射辐射,反射辐射)的计算方法。根据普通计算，并且得到
2、数据画出折线图，得出使得倾斜面上具有最大辐射量的最佳倾角。后有根据计算机精确好高速的运算性能得出最为精确地光伏阵列安装的最佳倾角。计算了两种方法的精度误差，得出最为精确计算公式。以上所述通过西宁市具体的太阳辐射量计算出了适合当地太阳光伏电池安装最佳倾角计算公式。以便于施工参考阅读。关键词:分布式光伏发电,辐射量,最佳倾角 THE OPTIMUM DESIGN OF DISTRIBUTED PHOTOVOLATIC ARRAY INSTALLATION ANGLEABSTRACTIn terrestrial applications of thermal utilization of solar
3、 energy and photovoltaic power generation, usually the solar panels toward the equator is fixedly placed placed optimum tilt angle is one of the important technical issues, the effects of solar energy utilization rate. Therefore, a suitable inclination angle of inclined plane is an important techniq
4、ue for the maximum solar radiation quantity of the inclined plane. This paper presents the distributed photovoltaic power generation system. The composition and operation mode of the distributed photovoltaic power generation system, and the influence of the radiation of the different modes of the so
5、lar radiation on the photovoltaic array is discussed. Calculation method leads to the concept of optimum tilt angle and study introduced research status at home and abroad on the best angle. Learning the best angle is used to compute the, calculation of the position of the sun, and different ways ra
6、diation (direct radiation, scattered radiation, reflected radiation). Is based on the general plan, and get data to draw line graph, it is concluded that the inclined plane with the largest amount of radiation of the optimum tilt angle. After the calculation of the accuracy of the computer, the best
7、 tilt angle of the PV array is obtained. The formula for calculating the optimum inclination of solar photovoltaic cell in the local solar cell is calculated by the specific solar radiation amount of Xining city. To facilitate construction reference reading.Keywords :Distributed photovoltaic power g
8、eneration，radiation ，The best Angle 目录1 绪论11.1 太阳能资源及评价11.2 光伏发电的研究与应用现状31.3 课题的选题背景和主要工作31.3.1 选题背景31.3.2本文的工作42 分布式光伏系统的组成和运行方式52.1分布式光伏系统的组成52.1.1 太阳能电池方阵52.1.2 蓄电池组52.1.3 控制器62.1.4 逆变器62.1.5 阻塞二极管62.2 分布式光伏系统的运行方式63 光伏阵列最佳倾角及系统中各参数的计算73.1分布式光伏阵列最佳安装倾角概念73.2 最佳倾角的研究动态73.3 最佳倾角选取三个特性83.4太阳辐射能的计算93
9、.5水平面太阳位置及日照时间的计算93.6斜面太阳位置计算103.7 地球表面斜面上辐射量的计算113.8光伏阵列最佳倾角124 数据计算分析154.1 常规数据计算154.2 计算机程序计算：204.3精度误差计算分析215 总结23参考文献25致谢27附录29程序一:角度和弧度转化,各个公式编辑29程序二：数据循环求优(倾斜面上最大辐射量和最佳安装倾角)31程序三:常量赋值并代入公式333附录1 绪论1.1 太阳能资源及评价中国地处北半球，幅员辽阔，大部分地区处于北纬以南，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，中国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为千焦（千卡），相当于约1700亿吨标煤。全国各地
10、太阳辐射总量达3340-8400兆焦/（米年）140千卡/（厘米年）。从全国太阳能辐射总量的分 。布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳能辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，这里平均海拔高度在4000米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961-1970年间的年平均日照时数为3005.7小时。相对日照率为68%，年平均晴天为108.5天，阴天尾98.8天，太阳总辐射为8160兆焦/（米年）195千卡/（厘米
11、年），比全国其他省、区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳能辐射总量为最小，其中尤以四川盆地为最小，那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，1961-1970年，年平均日照时数仅为1152.2小时，相对日照率为26%，年平均晴天为24.7天。阴天达244.6天。其他地区的太阳年辐射总量居中。中国太阳能资源的分布具有如下一些主要特点：1，太阳能的高值中心和低值中心都处于在北纬一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；2，太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且出西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部。3，由于南方多数地区云雾雨多，在北纬地区，太阳能的分布情况
12、与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增加。为了按照各地不同条件更好的利用太阳能，中国气象专家根据各地接收太阳总辐射量的多少，将全国划分为如下表的五类地区。 表（1-1） 中国五类地区太阳辐射量实例表 地区分类 全年日照时数太阳辐射年总量相当于燃烧标准煤（kg） 包括地区 与国外相当的地区一3200-3300670-837230-280宁夏北部、甘肃北部、新疆东南不、青海西部和西藏西部印度和巴基斯坦北部二3000-3200586-670200-230河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部印度尼西亚
13、加一带三2200-3000502-586170-200北京、天津、山东、河南、河北东南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、山西北部、甘肃东南部、四川西部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、台湾西南部美国华盛顿地区四1400-2220419-502140-170湖北、湖南、江西、浙江、广西、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江、台湾东北部、福建北部意大利米兰地区五1000-1400335-419110-140四川和贵州巴黎、莫斯科 在上述五类地区中，一、二、三类地区，年日照时数大于2000小时，年辐射总量高于586千焦/厘米（140千卡/厘米），是我国太阳能资源丰富或比较丰富的地区，
14、面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件；四、五类地区，虽然太阳能资源条件较差，但也不是均无利用价值，其中有的地方是有可能开发利用的。根据以上表中国太阳能资源的分布和特点，并和纬度相当的日本、美国的太阳能资源相比较，可以对中国的太阳能资源作如下的评价：除四川盆地和与其相邻的地区外，中国绝大多数地区的太阳能资源相当丰富，和美国类似，比日本优越得多，特别是青藏高原中南部的太阳能资源尤为丰富，接近世界上最著名的撒哈拉大沙漠。总之，中国是太阳能资源丰富国家，具有得天独厚的开发利用太阳能的优越资源条件。1.2 光伏发电的研究与应用现状近年来，国际上太阳能光伏发电技术在许多方面取得突
15、破。太阳能电池性能和可靠性有了很大提高，成本和售价不断下降，有经济效益的应用范围不断扩大，市场迅速发展，产业已达到规模化、自动化阶段。光伏发电的竞争力越来越强。预计不久就可以成为火力发电的主要竞争者，前景十分广阔。我国太阳能电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳能电池。1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳能电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳能电池。80年代中后期，引进国外太阳能电池生产线和关键设备，初步形成生产能力达到4.5MW太阳能光伏产业。其中单晶硅电池2.5MW，非晶硅电池2MW，工业组件的转换效率单晶硅电池为11%-1
16、3%，非晶硅电池为5%-6%。我国光伏组件生产逐年增加，成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，1999年底累计约15MW。在研究开发方面，开展了单晶硅、多晶硅电池研究及薄膜电池研究，同时还开展了浇铸多晶硅等材料研究，并取得可喜成果，其中刻槽埋栅电池效率达到国际水平。20年来我国光伏产业已形成了较好基础，21世纪我国光伏发电的发展可考虑2种模式，即年增长率约为15%的常规模式和在政策法驱动下年增长率约25%的快速模式。按照这种估算，到2020年我国光伏组件在相当大的市场上开始具有快速模式竞争力，到2030年左右，则在几乎整个电力市场上具有竞争力。目前，在我国应用领域包括包括农村电气化、交
17、通、通信、石油、气象、国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视用等用电，对发展边远贫困地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西藏有7个无电县城采用光伏电站供电，社会经济效益非常显著。1.3 课题的选题背景和主要工作1.3.1 选题背景在能源和环境问题日益凸显的今天，能源工业作为国民经济的基础，对于社会，经济发展和提高人民生活质量都极为重要。目前世界上的能源消耗几乎全靠“初级能源”，或“常规能源”来供应，它包括：煤炭，石油，天然气和核裂变等。由于触及能源的资源有限，矿产开采费用越来越高，人类能源需求急剧增加的趋势以及环境污染严重等原因，以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越不适应可持续发展的需要。所以新能源和可再生能源既是近期急需补充的能源，又是将来能源机构的基础。太阳能作为一种清洁可再生能源，其各种利用技术的研发成为一个重要的课题。在能源领域中加速发展利用太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。