摘要太陽能作為一種巨量的可再生能源，每天到達(dá)地球表面的輻射能量相當(dāng)于數(shù)以萬桶石油燃燒的能量。開發(fā)和利用豐富、廣闊的太陽能，可以對環(huán)境不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少污染，太陽能幾時(shí)近期急需的能源補(bǔ)充，又是未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，不論是從經(jīng)濟(jì)社會走可持續(xù)發(fā)展之路和保護(hù)人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來審視，還是從特殊用途解決現(xiàn)實(shí)能源供應(yīng)問題出發(fā)，開發(fā)利用太陽能具有重大戰(zhàn)略意義。但現(xiàn)在的太陽能利用率并不高，而光伏板的傾斜角對太陽能發(fā)電的影響很大，為提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，傾斜角的控制十分關(guān)鍵。本文以對“離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏陣列最佳傾角”為研究課題，分別對不同負(fù)載下的最大傾角進(jìn)行計(jì)算。關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電，光伏陣列，最大傾角AbstractSolarenergyasamassiveamountoftherenewableenergy,dailyradiationreachingtheearth'ssurfaceenergyequivalenttotensofthousandsofbarrelsofoilburningenergy.Developmentandutilizationofrich,broadsolar,cannotgenerateenvironmentalorproducelittlepollution,solarenergywhentherecentmuch-neededenergysupplement,isthefutureenergystructurefoundation,whetherfromtheeconomicsocietyandtaketheroadofsustainabledevelopmentandtheprotectionofhumansurvivaloftheearthecologicalperspective,orfromthespecialpurposetosolvetherealisticproblemsofenergysupply,solarenergydevelopmentandutilizationisofgreatstrategicsignificance.Butnowthesolarenergyutilizationrateisnothigh,andthegreatinfluenceofphotovoltaicpanelstiltangleofsolarpowergeneration,inordertoimprovetheefficiencyofenergyconversion,controlangleisveryimportant.Basedonthe"fromthephotovoltaicarraybestangleofphotovoltaicpowergenerationsystem"astheresearchsubject,respectivelythemaximuminclinationangleondifferentloadcalculation.Keywords:solarpower,photovoltaicarray,maximumangle目錄摘要IAbstractII1引言11.1本課題的意義11.2太陽能光伏發(fā)電的概述21.3太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)21.3.1太陽能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)21.3.2太陽能發(fā)電的缺點(diǎn)31.4太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀31.5最佳傾角的發(fā)展動(dòng)態(tài)41.6本課題研究的內(nèi)容：52光伏發(fā)電系統(tǒng)62.1太陽能光伏發(fā)電的工作原理62.2光伏發(fā)電系統(tǒng)分類62.3離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)62.4離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成73.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中最佳傾角計(jì)算研究93.1方陣傾斜放置的必要性93.2如何確定最佳傾角93.3均衡性負(fù)載光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.3.1設(shè)計(jì)步驟103.3.2均衡性負(fù)載最佳傾角計(jì)算的實(shí)例分析123.4季節(jié)性負(fù)載光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)163.4.1計(jì)算步驟163.3.2季節(jié)性負(fù)載最佳傾角計(jì)算的實(shí)例分析17總結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)211引言1.1本課題的意義目前，傳統(tǒng)的石化能源與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的矛盾越來越突出。能源是經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的基本動(dòng)力，但由于常規(guī)能源的有限性和分布不均勻性，造成世界上大部分國家的能源供應(yīng)不足，不能滿足經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。從長遠(yuǎn)來看，全球已探明的石油儲量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二、三百年。而傳統(tǒng)的石化能源所帶來的環(huán)境問題也令人擔(dān)憂。每年有數(shù)十萬噸二氧化硫和二氧化碳等有害物質(zhì)排向空間，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成嚴(yán)重的酸雨區(qū)，又嚴(yán)重污染水土。同時(shí)由于排放大量溫室氣體而產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，已引起全球氣候惡化。發(fā)展可再生能源已成為全球課題。而綜觀可再生能源種類，風(fēng)能、生物能、太陽能中，太陽能的利用前景最好，潛力最大。近30年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。而其中的太陽光伏發(fā)電是世界上節(jié)約能源、倡導(dǎo)綠色電力的一種主要的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球各國解決能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)之間矛盾的最佳途徑之一。雖然太陽能發(fā)電優(yōu)點(diǎn)眾多，但是目前光伏發(fā)電面臨著一個(gè)最大的難題一成本過高。一方面，是生產(chǎn)太陽電池的材料價(jià)格昂貴；另一方面，晶體硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率一般為15%-22%，能量輸出偏低導(dǎo)致為了滿足用戶需求必須增大光伏系統(tǒng)容量，造成成本的提升。拋開光電材料的技術(shù)水平不說，一塊太陽電池產(chǎn)品的輸出功率主要受日照強(qiáng)度和溫度影響，而溫度自身也受到輻射量的影響，顯而易見的是，當(dāng)太陽光直射在光伏組件上時(shí)．其接收到的太陽輻射盤是最大的，而光伏陣列的安裝方式就決定了其可以接收到的太陽輻射量。光伏陣列的安裝方式主要包括了其方位角和傾角，其中傾角指的是光伏陣列平面與水平地面的夾角；方位角是方陣的垂直面與南方向的夾角。位于北半球的光伏方陣朝向正南時(shí)．即方位角為零度其接收的太陽輻射量最大，故本文只考慮光伏陣列的傾角。光伏陣列的安裝可分為跟蹤式和固定式。跟蹤式光伏方陣可以根據(jù)太陽的位置進(jìn)行跟蹤，使得陽光一直直射在組件上，大大提高了方陣接收到的太陽輻射量。但是，使用跟蹤系統(tǒng)比較復(fù)雜，必須用到機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，譬如電機(jī)等。電機(jī)用于室外長時(shí)間工作，性能可能下降甚至損壞，這增大了初始成本和維護(hù)成本：而且跟蹤系統(tǒng)屬于機(jī)械裝置，這和光伏發(fā)電系統(tǒng)提倡的無轉(zhuǎn)動(dòng)部件、零噪聲的優(yōu)點(diǎn)有所沖突。此外，跟蹤式光伏陣列系統(tǒng)對于安裝場地的面積要求很高，因此一般使用固定式光伏陣列，這意味著方陣的傾角安裝后就無法更改。相關(guān)文獻(xiàn)指出，按照最佳傾角安裝的光伏陣列發(fā)電量可能比水平安裝高出20％左右。因此為了保證光伏陣列的輸出功率維持較高水準(zhǔn)，對其傾角進(jìn)行研究是必須的，是光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的一環(huán)。最佳傾角的概念，在不同應(yīng)用系統(tǒng)中也不一樣。例如獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于存在蓄電池的充放電控制問題，所謂最佳傾角是要保證在發(fā)電量較少的月份，光伏陣列發(fā)電量與蓄電池提供能量之和可以滿足負(fù)載的正常供電需求。而對于目前應(yīng)用最廣的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，則以全年中得到的太陽輻射量最大的傾角為準(zhǔn)，或者說使得全年系統(tǒng)發(fā)電量最大的為最佳傾角。1.2太陽能光伏發(fā)電的概述在可再生能源中技術(shù)含量最高，應(yīng)用最廣，最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電可分為太陽能光發(fā)電(又稱為光伏)和太陽能熱發(fā)電兩大類，后者由于技術(shù)比較復(fù)雜，只能用于比較大的容量，應(yīng)用受到一定限制，所以至今只有少量實(shí)際應(yīng)用。目前常用的是硅太陽電池，它的轉(zhuǎn)換效率較高，一般可達(dá)(10～15)％。太陽電池使用簡單，維護(hù)方便，甚至可以做到無人管理。此外，它的輸出功率范圍較寬，可從幾毫瓦直至若干千瓦．它適用于電子儀表、光電信號器件、無人中繼站、高山氣象站、輸油輸氣管道的陰極保護(hù)等許多方面，尤其可以分散在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路．但是在目前階段，它的成本還很高，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì)上的限制。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的獨(dú)立光伏系統(tǒng)的開發(fā)，它仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。1.3太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)1.3.1太陽能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)太陽能隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，避免了輸電線路等損失。(2)太陽能不用燃料，運(yùn)行成本很低，可靠性高。(3)太陽能發(fā)電沒有運(yùn)動(dòng)部件，不易損壞，維護(hù)簡單。特別適合于無人值守情況下使用。(4)太陽能發(fā)電不產(chǎn)生任何廢棄物，沒有污染，無噪聲等公害，對環(huán)境無不良影響，是理想的清潔能源，安裝1kW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可以減少二氧化碳排放量600--2300kg。(5)太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，由于是模塊化安裝，使用規(guī)模小到用作太陽能