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在太陽能光伏電站設(shè)計中，電池陣列的布置非常重要。陣列間的距離對電站的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率有較大的影響，如安裝不妥，后排的太陽光將被前排遮擋。與陣列間距密切相關(guān)的是太陽高度角，因此本文中提出了兩種計算太陽高度角的方法，并對結(jié)果進行比較。

1.1太陽能支架安裝的高度角

太陽能電池陣列安裝見圖所示，圖中物理量將在下文中進行說明。

太陽高度角是指對于地球上的某個地點太陽光的入射方向和地平面之間的夾角。太陽高度角是決定地球表面獲得太陽熱能多少的最重要因素。

1.1.1影子倍率法計算太陽高度角

一般在水平面垂直豎立的高為L的木桿，其南北方向影子的長度為Ls，太陽的高度角為h，方位角為α，那么影子的倍率R可由下式表示:

R = LS/L= ctgh·cosα ( 1)

式中: R為影子倍率;L為陣列高度;Ls為影子長度;h為太陽高度角;α為太陽方位角。

陣列的影子長度因安裝場所的維度、季節(jié)、時間不同而異，如果在影子最長的冬至，從午前9:00至午后15: 00，影子對陣列沒有影響，說明太陽電池輸出功率不受影響。通過“冬至太陽位置圖”可以知道這段時間內(nèi)的太陽高度角h和方位角α。

1.1.2根據(jù)函數(shù)計算太陽高度角

根據(jù)球面三角函數(shù)分析認為太陽高度與觀測者的地理緯度、太陽赤緯和方位角有著一定關(guān)系，它們之間的關(guān)系式為:

sinh = sinφ·sinδ + cosφ·cosδ·cosα ( 2)

式中: φ———當?shù)鼐暥冉?

δ———當?shù)爻嗑暯恰?/span>

一年中第n 天的赤緯角δ按如下公式計算:

δ= 23. 15·sin[360·(281 + n)/365] ( 3)

式( 2) ( 3) 中，若已知某點的地理位置，日期和時刻，就可以算出當?shù)禺敃r的太陽高度角。正午時，太陽方位角為零，則cosα= 1，式( 2)變?yōu)?/span>

sinh = sinφ·sinδ + cosδ·cosδ =cos(φ－δ) = sin［90°－( φ－δ)］( 1)

得出計算太陽高度角的基本公式:

h=90°－(φ－δ) ( 5)

1.2 陣列間距的計算

1.2.1 利用1.1.1中方法計算間距

由公式( 1) 可以得出:

LS = L·ctgh·cosα (6)

h 與α根據(jù)當?shù)鼐暥瓤梢圆槌?，Ls即可求出。

1.2.2利用1.1.1 中方法計算間距

由圖15可以知道太陽高度角與電池陣列之間的關(guān)系，由幾何圖形分析可得:

(L－e)/Ls= tgh = tg［90°－ ( φ－δ) ］ (7)

Ls = ( L － e) ·ctgh= ( L－e)·ctg［90°－(φ－δ)］ ( 8)

由公式( 8) 可知，太陽高度角h 越小，其投影距離L 越大。所以設(shè)計采用最小的入射角即冬至日太陽高度角進行陣列間距的計算可以滿足要求。

5總結(jié)