Mikill uppgangur í innlendum ljósvakaiðnaði hefur leitt til verulegrar aukningar á umfangi og magni ljósvirkja. Stöðug þróun og þroski iðnaðarins hefur einnig sett fram meiri kröfur um virkjunarhönnun. Fyrri umfangsmikil hönnun getur ekki lengur uppfyllt þróunarþörf nútímans. Fáguð hönnun ljósavirkjana krefst allra smáatriða til að bæta kerfisnýtni virkjunarinnar til að hljóta viðurkenningu eigenda og fjárfesta.
Meðan á byggingu og uppsetningarferli ljósorkuvera stendur hafa mismunandi ljósavirkjatækni og kerfishönnun mismunandi kröfur um hallahorn og stefnu. Til að tryggja bestu orkuöflunaráhrifin er oft vísað til „ákjósanlegs hallahorns“. Hvert er ákjósanlegasta hallahornið?
Hornið á milli yfirborðs ljósvakaeiningarinnar og jarðhæðarinnar er kallað hallahorn. Jörðin snýst um sólina og innan eins byltingartímabils færist punktur beins sólarljóss á jörðinni fram og til baka á milli krabbameins og steingeitsins. Þannig að heildarmagn geislunar sem berast af yfirborðsfleti ljósvakaeininga er mismunandi undir mismunandi hallahornum. Við hönnun virkjana vísum við almennt til sögulegra upplýsinga um uppsafnaða geislun við mismunandi hallahorn allt árið og veljum hornið með hæstu geislunina sem ákjósanlegasta hallahornshönnun.
Samkvæmt „Design Code for Photovoltaic Power Stations“ GB 50797-2012 er ákjósanlegasta hallahornið skilgreint sem hámarks árleg heildargeislun. Ef fasta ljósgeislunin fær hámarks árlega heildargeislun á hallandi yfirborðinu við þetta hallahorn, þá er hallahornið kallað ákjósanlegasta hallahornið (frekar en hæsta árlega orkuframleiðsla); Hins vegar, í sumum tilfellum, getur ákjósanlegur hallahorn einnig verið hallahornið sem samsvarar mestu árlegu orkuframleiðslunni, hallahornið sem samsvarar hæstu afraksturinum, hallahornið sem samsvarar hæstu mánaðarlegu orkuframleiðslunni og önnur ákjósanleg hallahorn sem reiknuð eru út. við ýmis takmörkunarskilyrði. Þessi grein fjallar aðallega um hallahornið með hæstu árlegri heildargeislun.
Af hverju þurfum við besta hallahornið?
Besta hallahornið er hannað fyrst og fremst til að taka á móti meiri sólargeislun. Fyrir hallaða ljósgeislun mun mismunandi innfallshorn sólar á það leiða til mismunandi magns af eðlilegri sólargeislun sem berast á hverja flatarmálseiningu. Því stærra sem innfallshornið er (hornið hornrétt á normal ljósvakans), því minni eðlilegri sólargeislun er móttekin (fyrir sama geislunarinntak). Breytingin á hallahorni ljósvakans veldur breytingu á innfallshorni sólarinnar og hefur þar með áhrif á geislunarmóttöku hennar. Þess vegna er nauðsynlegt að fá ákjósanlegasta hallahornið miðað við árlega geislunarmóttöku með fræðilegum útreikningum.
Skýringarmynd af íhlut sem tekur við sólargeislun
Í því ferli að hanna besta hallahornið í reynd er einnig nauðsynlegt að huga að þáttum eins og landfræðilegu og náttúrulegu umhverfi byggingarsvæðis verkefnisins. Áhrif hallahorns á snjóskrið; Áhrif breytinga á hallahorni á vindþrýsting og snjóþrýstingsþol íhluta; Jafnframt er nauðsynlegt að huga að áhrifum þessara þátta á val á efni til ljósaflsfestinga og vægi undirstöðu, auk breytinga á fjarlægð milli fremstu og aftari raða sem orsakast af of háum sjónarhornum, sem eykur landkostnað.
Hvernig á að reikna út besta hallahornið?
Útreikningur á ákjósanlegu hallahorni krefst þess að staðbundin breiddar- og lengdargráðu ákvarða hæð og azimut sólar á hverju augnabliki og árleg meðalgeislunargögn yfir mörg ár til að ákvarða eiginleika staðbundinnar sólargeislunar. Byggt á geislunargögnum og útreikningum á breiddar- og lengdargráðu, safnast árleg heildargeislunarmóttaka ljósvökva með mismunandi hallahornum saman og hallahornið með hæstu árlegu heildargeislunina er valið sem ákjósanlegasta hallahornið. Almennt er hægt að nota hugbúnað eins og PVsyst til að reikna út ákjósanlegur hallahorn á þægilegan og fljótlegan hátt.
Það er ráðlegt að nota eina breytusamanburð til að bera saman áhrif mismunandi hallahorna á orkuframleiðslu. En almennt er hallahorn sama rafstöðvarhluta sama horn og stefnu og það eru margir áhrifaþættir þegar borin eru saman rafstöðvar á mismunandi svæðum. Þess vegna er talið að nota PV System hönnunarhugbúnað til að sýna fram á það. Veðurfræðileg gögn hugbúnaðarins koma frá veðurfræðilegum gagnagrunnum NASA og Meteonorm og í gegnum raunverulega útreikninga er nákvæmni þeirra allt að 99%, sem hægt er að vísa til.
Hverjir eru helstu þættirnir sem hafa áhrif:
Breidd og árstíð:Ákvarða halla og stefnu út frá breiddargráðu og árstíðabundnum breytingum staðsetningarinnar, þannig að ljósvökvaeiningarnar geti tekið á móti sólargeislun í sem mestum mæli. Almennt séð, á norðurhveli jarðar, er hægt að stilla hallahornið sem breiddarhornið mínus 10 til 15 gráður, og stefnuna má stilla sem réttvísandi suður.
Sólhæðarhorn:Sólhæðarhornið vísar til hæðar sólar á himni, sem er mismunandi eftir tíma og árstíðum. Með því að rannsaka breytingar á sólarhæðarhorni, velja halla og stefnu, geta ljósvökvaeiningar fengið sólargeislun að hámarki á mismunandi tímabilum.
Skuggalokun:Skuggalokun getur dregið úr orkuframleiðsluskilvirkni ljósvakaeininga. Þegar þú velur halla og stefnu er nauðsynlegt að huga að skyggingunni sem stafar af byggingum, trjám eða öðrum hlutum. Forðastu eða lágmarka skuggahindrun til að bæta orkuframleiðsluhagkvæmni ljósvirkjana.
Hitastig áhrif:Hátt hitastig getur leitt til lækkunar á skilvirkni ljósvakaeininga. Viðeigandi halli og stefna getur hjálpað til við að dreifa hita frá íhlutum og draga úr áhrifum hitastigsáhrifa á skilvirkni orkuframleiðslu.
Jarðnýting:Þegar þú velur halla og stefnu skaltu hafa í huga jarðnýtingu ljósaaflsstöðvarinnar. Ákvarðu viðeigandi halla og stefnu miðað við tiltækt land eða byggingarrými til að ná hámarks orkuframleiðsluhagkvæmni.
Fínstilltu hallahornið og stefnu ljósvakaeininga til að bæta orkuöflunarskilvirkni ljóskerfa.
Hagræðing hallahorns:
Árstíðabundin aðlögun:Stilltu hallahorn ljósvakaeininga í samræmi við árstíðabundnar breytingar á staðsetningu. Á veturna getur aukning á hallahorninu á viðeigandi hátt aukið snertiflöturinn á milli ljósaflsplötunnar og beins sólarljóss og bætt orkuframleiðslu skilvirkni á veturna; Á sumrin er hallahornið minnkað til að lágmarka mögulega ofhitnun á ljósvökvaplötum af völdum beinu sólarljósi við háan hita.
Breiddaraðlögun:Ákvarðu ákjósanlega hallahornið út frá breiddargráðu staðsetningar. Almennt séð, að draga um 15 gráður frá breiddarhorninu er hæfileg hallastilling sem gerir ljósvökvaeiningum kleift að taka á móti hámarks sólargeislunarorku.
Í átt að hagræðingu:
Suðurátt:Á norðurhveli jarðar eru ljósvökvaeiningarnar beint til suðurs til að hámarka móttöku sólargeislunar. Stefna í suðurátt tryggir að ljósvökvaeiningar fái hámarks sólarljós að mestu leyti.
Austur vestur stefna:Í sumum aðstæðum þar sem nauðsynlegt er að jafna orkuöflunina á morgnana og síðdegis, eru ljósvökvaeiningarnar stilltar í báðar áttir, sem eykur orkuframleiðsluna í gegnum hallandi sólina á morgnana og kvöldin.
Rekja kerfi:Notaðu mælingarkerfi til að stilla sjálfkrafa stefnu ljósvakaeininga í samræmi við hreyfingu sólarinnar og hámarka móttöku sólargeislunar. Rekja spor einhvers kerfis er venjulega skipt í tvær gerðir: eins ás mælingar og tvíás mælingar. Tvíása mælingar geta fylgst nákvæmari með hreyfingu sólarinnar, en kostnaðurinn er hærri.
Skuggagreining og hagræðing:
Forðastu skugga:Forðastu að ljósvökvaeiningarnar hindri skugga bygginga, trjáa og annarra hluta í kring og tryggðu að sólarljósin geti tekið á móti sólarljósi allan daginn.
Skerið tré reglulega:Klipptu nærliggjandi tré reglulega til að draga úr skuggaáhrifum þeirra á ljósvökvaeiningar.
Skuggagreining og hagræðingartækni skipta sköpum við hönnun og rekstur ljósvirkjana.
Er ákjósanlegur hallahorn fastur og óbreyttur? Er öruggt að ljósavirkjanir muni hafa mestar tekjur við ákjósanlegasta halla?
Besta hallahornið þýðir mikla geislunarmóttöku, en það þýðir líka tiltölulega stórt fótspor. Til dæmis, á takmörkuðu svæði, þar sem ákjósanlegur hallahorn minnkar, mun uppsett afkastageta halda áfram að aukast. Með því að lækka hallahornið dregur úr orkuframleiðslunni, en að auka uppsett afl mun auka orkuframleiðsluna. Því þarf frekari tæknilegan og efnahagslegan samanburð á grundvelli ytri aðstæðna til að ákvarða hvaða hallahorn skilar á endanum hæstu arðsemi. Mælt er með því að uppsetningarhorn almenns flats þaks sé meira en 10 gráður, sem er gagnlegt fyrir sjálfhreinsun regnvatnshluta.
Ákjósanlegasta hallahornið fyrir raforkuframleiðslu er ekki fast, í raun er það nátengt fylkisbilinu. Því stærra sem fylkisbilið er, því nær er gildi ákjósanlegasta hallahorns raforkuframleiðslu ákjósanlegu hallahorni geislunar. Fræðilega séð, ef bilið er nógu stórt til að vera óhindrað allt árið, eru gildi þeirra tveggja þau sömu.
Vegna óvissu loftslags er aðeins hægt að vísa til ákjósanlegs hallahorns sem hlutfallslega ákjósanlegasta hallahornsins byggt á sögulegum gögnum. Í fyrsta lagi er ákjósanlegur hallahorn breytilegur eftir sögulegum geislaupplýsingum. Það er nokkur munur á ákjósanlegasta hallahorninu sem er reiknað með 5-árssögulegum gögnum og 10-árssögulegum gögnum; Í öðru lagi tákna söguleg meðaltalsgögn miklar líkur á staðbundnum geislaeiginleikum, en fyrir tiltekið ár eru það ekki endilega ákjósanlegasti kosturinn.
Samantekt:
(1) Besta hallahornið er tengt staðbundinni landfræðilegri breiddargráðu. Þegar landfræðileg breiddargráðu eykst smám saman í átt að pólum jarðar með miðbaug sem viðmiðunarpunkt, eykst samsvarandi ákjósanlegur hallahorn einnig smám saman.
(2) Þegar hallahornið eykst úr láréttu (0 gráðu ) í ákjósanlegasta hallahornið eykst magn geislunar sem yfirborðið tekur á móti í samræmi við það, og hámarksmagn geislunar er móttekið þegar ákjósanlegu hallahorni er náð ; Þegar hallahornið heldur áfram að aukast fer geislunarmagnið sem mótast af yfirborði þess að minnka aftur, sem samsvarar smám saman minnkandi orkuframleiðslu.
(3) Áhrif geislunar á orkuframleiðslu eru tiltölulega lítil þegar hallahornið er innan ± 5 gráður frá ákjósanlegu hallahorninu.
(4) Hvort ákjósanlegasta hallahornið skuli hannað þarf að meta ítarlega á grundvelli uppsetningaraðstæðna og efnahagslega hagkvæmni áætlunarinnar og ætti ekki að vera í blindni hannað.
(5) Með því að hámarka bilið og hallahornið er hægt að bæta hagkerfi og orkuframleiðslu rafstöðvarinnar verulega.