二、固定式光伏方阵占地计算(Ⅱ类地形区)
(一)计算要点
1.固定式方阵坡地向南安装,不用考虑东西向遮挡,只需要考虑南北向间距;
2.以冬至日上午9:00到下午3:00不遮挡为准(不是北京时间,是当地太阳时,即正午12:00的太阳时角为零);
3.方阵倾角等于当地纬度;
4.前排方阵高度H变为相对高度h1,其它计算公式不变。
5.坡地方阵间距图示:
条件:已知前后排光伏方阵安装平面的高度差h2.
D1=L×cosZ(与平地一致无变化)
D2=cosβ×L′,L′=h1/tan
H=L×sinZ=h1+h2h1=H-h2
方阵间距:D=D1+D2=(L×cosZ)+(L×sinZ-h2)×cosβ/tan
β:太阳方位角:太阳高度角L′:太阳射线在地面上的投影
h1:前后光伏方阵相对高度h2:前后排方阵高度差
H:前排方阵垂直高度
L:光伏方阵纵向宽度
Z:光伏方阵倾角
因计算方法相同,不再给出计算实例。
三、赤道坐标平单轴跟踪方阵占地计算
(一)计算要点
1.水平轴方阵东西向跟踪太阳时角,不用考虑南北向遮挡,只需要考虑东西向间距;
2.方阵运行方式:主轴东西向跟踪太阳时角,方阵最大向东倾角60度。当太阳时角大于方阵向东最大倾角时,方阵采用“反向跟踪”;当太阳时角达到最大倾角60度时,方阵开始随太阳时角旋转,有:A=ω,冬至日上午9:00时,所有纬度情况下均已经有A=ω,即A=45度;
3.方阵东西向间距以冬至日上午9:00到下午3:00不遮挡为准(不是北京时间,是当地太阳时,即正午12:00的太阳时角为零);
4.光伏组件水平安装在方阵主轴上,倾角等于零;
5.水平轴东西向跟踪仅适合于纬度在35度以下地区,纬度在35度以上地区由于冬季太阳过于斜射,余弦损失太大,不适用;
6.春分/秋分时节,日出时间为早上6:00,如果仍然定义为上午9:00不遮挡显然不合适,但如果定义为基本相同的太阳高度角不遮挡,则时间要提前到上午8:00不遮挡,方阵向东倾角也相应调整到60度,此时东西向间距要比冬至日上午9:00要大27%,占地面积也相应增大20%。因此,对于赤道坐标跟踪系统,由于东西向间距是占地的主要因素(固定方阵不必考虑东西向间距),而东西向间距不但受季节影响,还受所设定的不遮挡时间影响,不遮挡的时间越长,则占地越大,需要综合考虑占地和发电量的最优配比。
7.方阵间距图示:
计算太阳电池方阵间距D,可以从下面4个公式求得:
D2=L′cosβ'β'=90-β
L′=H/tanαH=KsinA
α=arcsin(sinφsinδ+cosφcosδcosω)
β=arcsin(cosδsinωcosα)
首先计算冬至上午9:00太阳高度角和太阳方位角,冬至时的赤纬角d是-23.45度,上午9:00的时角ω是45度,于是有:
α=arcsin(0.648cosφ-0.399sinφ)
β=arcsin(0.9170.707/cosα)
求出太阳高度角α后和太阳方位角后,即可求出太阳光在方阵后面的投影长度L′,再将L′折算到前后两排方阵之间的垂直距离D2:
D2=L′cosβ'=Hcosβ'/tanα
D1=KcosA