光伏电站的方阵前后间距有很多计算方法,现在也可以买到能在现场直接测算的仪器。但无论那种方法,其原理都是一样的。说一下我比较喜欢用的一种间距计算方法吧。

一、影响影子长度的因素

光伏方阵前后留有间距,其根本原因是避免阴影遮挡带来的发电量损失。因此,我们就要计算影子的长度。

影子的长度跟哪些因素有关系呢?

1)成影物体的高度H。这个不用解释,肯定H越大,影子越长。

2)项目地点(经度、纬度)。主要是纬度,纬度越大,影子越长。

3)不遮挡时间T。中午的影子长度和傍晚的差距很大,T越长,长度会成倍的增加。

4)地势情况。如果有南向的坡度,影子长度肯定会小;反之,北向坡度则需要增大影子长度。

二、阵列间距的计算

 

上图中:L为光伏组件组成的倾斜面长度,D1为倾斜面投影,D2为前排的影子长度,H为倾斜面的相对高度;

a为太阳高度角,β为倾斜面角度。

如上图,前排到后排的间距由两部分组成D1和D2。

D1=L cosβ

在计算D2 时应注意,由于太阳光会偏东或偏西,图中的“太阳光线”实际为“阳光射线”的投影。不好理解?看一下三维图吧(为看起来清晰,将前后两个阵列抽象成两块板子)。

图中γ为太阳偏东或偏西产生的方位角。

∵ H /S = tana ∴ S = H / tana

∵ S/D2 = cosγ ∴D2= S/ cosγ = (H cosγ)/tana

∵ H = L sinβ ∴D2 = (L sinβcosγ)/ tana

因此,

那a、γ如何计算?

太阳高度角a计算:

sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω

太阳方位角γ计算:

cosγ=(sinαsinφ-sinδ)/ (cosαcosφ )

其中,δ为太阳赤纬角,ω为时角。

1)太阳赤纬角δ

从天赤道沿着天体的时圈至天体的角度称为该天体的赤纬。以天赤道为赤纬0°,向北为正,向南为负,分别从0°到90°。日赤纬的变化范围在-23°27'~+23°27'之间。

δ(deg)=[0.006918-0.399912cos(b)+0.070257sin(b)-0.006758cos(2b)+0.000907sin(2b)-0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)](180/pi)

pi=3.1415926为圆周率;b(deg)=2*pi*(N-1)/365,单位为度(deg);

但一般计算时用下面这个简化公式。

sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]

2)时角ω

在地球上,同一时刻,对同一经纬度的人来说,太阳对应的时角是相同的。单位时间地球自转的角度定义为时角ω,规定正午时角为0,上午时角为负值,下午时角为正值。地球自转一周360度,对应的时间为24小时,即每小时相应的时角为15度。

计算公式:ω=15×(ST-12)

其中ST为太阳时。

如果我们选择真太阳时9点~12点(6小时不遮挡),则ω为45°;而在一些日照时间长的地区,可以根据实际的观测数据,将不遮挡时间增加为7小时,则ω为60°。

三、冬至日阵列间距的计算

冬至日太阳直射南回归线,是太阳离我们最远的一天。这天,北半球全年中白天最短、夜晚最长的一天。因此,是北半球影子长度最长的一天。

用软件对同一遮挡物的影子长度进行计算,结果如下图所示。

从上图可以看出,冬至日的影子长度是最长的。因此,在工程中,常用冬至日的参数来计算太阳赤纬角δ,计算阵列间距。

D2 = (L sinβcosγ)/ tana

这个公式,如果按冬至日条件考虑:δ= -23.45°,6小时不遮挡ω=45°,

则上述公式可以简化为:

但我更喜欢用下面这套相对较原始的公式进行计算,我可以根据项目的实际情况,对参数进行一些调整。

公式1:

公式2:sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω

公式3:cosγ=(sinαsinφ-sinδ)/(cosαcosφ )

公式4:sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]

来源:智汇光伏