单轴跟踪光伏支架 光伏电站平单轴太阳跟踪器运行状况对比研究--中国环保资讯_图文

　　内容提示：．50．有色冶金节能口新能源关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究陈贶杨光勇( 中国恩菲工程技术有限，北京100038)[ 摘要]在光伏应用领域，阴影是妨碍光伏发电的重要因素，如何保证光伏组件在发电周期内满光日照是光伏电站的设计重点。影提出了符合实际工程需要的方法，从理论上分析了投影和遮挡情况，计算出满足规范的前、后、左、右支架的间距值。[ 关键词]斜单轴；光伏跟踪支架；投影；间距[ 文献标志码] A[ 中图分类号] TK51[ 文章编号] 1008—5122( 2014) 02一0050一04Research onSpaci ngCal cul ati on of SunTraci n...

　　．50．有色冶金节能口新能源关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究陈贶杨光勇( 中国恩菲工程技术有限，北京100038)[ 摘要]在光伏应用领域，阴影是妨碍光伏发电的重要因素，如何保证光伏组件在发电周期内满光日照是光伏电站的设计重点。影提出了符合实际工程需要的方法，从理论上分析了投影和遮挡情况，计算出满足规范的前、后、左、右支架的间距值。[ 关键词]斜单轴；光伏跟踪支架；投影；间距[ 文献标志码] A[ 中图分类号] TK51[ 文章编号] 10085122( 2014) 02一0050一04Research onSpaci ngCal cul ati on of SunTraci ngPhotoVol tai cBrackets w i th Incl i nedSi ngl eAxi sCH EN Kuang，YAN G G uang- yongAbstract：In thephotovol tai c appl i cati D n area，theshadow i s an obstacl e to thephotoVol tai c pow er generati on．The m ai npoi ntofthedesi gnforphotovol tai c pow erstati oni sto ensure{．ul ll i ghtofphotoV01tai ccom ponent s duri ngthepow ergenerati oncycl e．Thei ncl i nedsi ngl eaxi ssuntracki ngphotoV01tai cbracket s shadow i s m ore di ffi cul tto cal cul ate，the m ethods thatsui tpracti calproj ectneeds w ereproposed， gi vi ngan theoreti cal basi s fbr thedesi gnofphotovol tai c pow erstati on and thetheorypracti cecom bi nati on val ue i shi gh．The condi ti ons ofproj ecti onand shel ter w ereanal yzedi ntheoryand the standardspaci ngVal uesofftont，back，l eft andri ghtbrackets w ere cal cul ated．Key w ords：i ncl i ned si ngl e axi s；photoVol tai ctraci ng suppon；proj ecti on； spaci ngU日IJ 舀作为一种发展前景非常广阔的清洁无污染能源，太阳能已成为各国竞相开发的绿色能源。斜单轴跟踪系统适合在纬度高于40。的区域使用，理论上可提高20％～25％的发电量，具有较高的经济效益。目前，斜单轴跟踪系统在国内西北地区已经有一定规模的应用，取得了不少经验，但一直没有针对斜单轴跟踪系统的阵列间距的统一计算公式。2012年实施的G B50797《光伏发电站设计规范》，只对固定支架布置做了计算介绍，而对于跟踪阵列布置方[ 收稿日期] 20131220[ 作者简介] 陈贶( 1984一) ，男，北京人，硕士，工程师，主要从事光伏应用及光伏电站设计工作。式，仅从用地面积、经济效益等方面对阵列前、后、左、右间距做了定性要求。这导致目前许多建成的斜单轴跟踪电站存在间距过小、布置不合理、遮挡、影响发电等问题。本文以甘肃某光伏电站为背景，介绍了一种斜单轴跟踪系统阵列间距的计算方法，以冬至日9：00( 当地真太阳时) 为例介绍计算方法和过程，并绘出冬至日9：00～15：00( 当地真太阳时) 时段内的问距曲线，后得出满足规范要求的问距。为便于分析，本文中所列时间均为当地线背景本文以甘肃某光伏电站为背景，采用12。斜单轴跟踪支架，支架示意图见图l 。支架方位角为正南方向，支架长( 南北向) L：=20 m ；宽( 东西向) 眵&夺．夺．．一源一争匕匕哼}厶月争一新一．．夺．母飞万方数据 2014年4月第2期关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究陈贶杨光勇 51=1．65m ；支架南端轴高度玩=0．83 m ；斜单轴倾角( 南低北高) y=12。；地面南北向坡度日=一l ％；当地纬度咖=38．28。；当地经度f=102．1。。2计算要求根据G B507972012《光伏发电站设计规范》要求 o，光伏方阵各排、列的布置间距应遵循保证全年9：00～15：00时段内前、后、左、右互不遮挡的原则。我国位于北半球，上述时间段内，小太阳角度值和太阳方位角均发生在9：00时，即前、后、左、右支架遮挡严重的时候。以下计算以冬至日9：00时为例介绍计算方法。本文假设支架在9：00～15：00时段内能完全跟踪太阳角度，即不考虑跟踪系统的精度问题。3理论计算过程阻3]3．1计算基础( 1) 根据支架南端轴高度和倾角计算北端轴高度日^=日z+L：si ny=5．00m( 2) 支架组件南北轴高度差为：( 1)△ 日=日^一日f=3．871．5=4．17m( 3) 当地9：00的时角为：( 2)f=15。( 凡一12) =一45。( 3)n为24时至时间，为9( 4) 根据冬至日赤纬计算公式6=23．45。si n[ 360( Ⅳ+284) ／365]( Ⅳ为元旦至冬至日的总天数，取356天)计算得冬至日赤纬为6=一23．44。( 5) 根据太阳高度角公式( 4)口=arcsi n( si n函si n 6+cos西cos6 cost)计算得当地冬至日9：00时太阳高度角为p=( 5)15．28。( 6) 根据太阳方位角公式砂=arcos[(si npsi n咖一si n6)／(cos口cos咖)]si gn咖( 6)si gn咖在北纬地区为1，计算得当地冬至日9：00时太阳方位角为沙=42．26。3．2计算前后排阵列间距支架向东旋转角度为沙，则前后排支架之间易出现的遮挡情况是前排支架北侧遮挡后排支架南侧。( 1) 前排支架北端处高度为：H 二=巩+( 眵si n砂／2) cosy=5．00+( 1．65si n42．26。／2) cosl 2。=5．54 m ( 7)( 2) 支架跟踪太阳旋转角度沙后，后排支架北端处高度为：日幺=H ^一( 眵si n沙／2) cosy=5．00一(1．65si n42．26 o／2)cosl 2o=4．46m ( 8)( 3) 后排支架南端处高度为：H i =日z一( 形：si n砂／2) cos7=0．83一( 1．65si n42．26 o／2) cosl 2。=0．29 m ( 9)( 4) 支架跟踪太阳旋转角度沙后，后排支架南端处高度为：日! =H f+( 形：si n砂／2) cosy=0．83+( 1．65si n42．26。／2) cosl 2。=1．37 m( 10)( 5) 前排支架北端点和后排支架南端点的高度差为：△ 日：。=日二一日：=5．540．29=5．25 m ( 1 1)( 6) 前排支架北端点与后排支架点的高度差为：△ H：：=日幺一日：=4．460．29=4．17 m ( 12)( 7) 以后排支架点水平面( 即高度为0．29米的水平面) 为投影平面，分别计算前排支架北端点和点的投影长度为：zhl =△ 日：l ctgp=5．25ct915．28。=19．23 m ( 13)Z^2=△ 日：2ctgp=4．17ct915．28。=15．27 m ( 14)(8)根据投影学，z。。和z。：的南北向分量分别为：Z胁1=Z^l cos砂=19．23cos42．26。=14．23m( 15)k2=f^2cos廿=15．27cos42．26。=11．30m( 16)(9)根据投影学，“ 。和z。：的东西向分量分别为：Z1=Z^1si n砂=19．23si n42．26。=12．93 m( 17)Z胁2=Z^2si n砂=15．27si n42．26。=10．26m( 18)( 10) 综合考虑支架旋转后在投影面上的投影宽度为肜7=耽cos沙=1．22 m ，以后排支架南端轴为原点，东西向为x轴，西向为正，南北向为y轴，北向为正。点和点投影坐标分别为：瓦=12．93+1．65cos42．26。／2=13．54 m ( 19)Xz=10．261．65cos42．26。／2=9．65 m ( 20)( 11) 因支架为12。斜单轴，支架旋转后点和点x轴向有一定偏差，大约为1．65× si nl 2。=0．34m ，故点和点投影l ，值分别为：万方数据 52有色冶金节能口新能源y^=14．230．34=13．89myf=11．30m( 12) 因后排支架为与投影面成沙的斜面，为确保后排支架点不落在投影区域内，后排支架点x坐标应大于等于：凰=13．471．65si n42．26。=12．36m再根据线性函数关系可得出y对应的值为yo=13．1 1 m 。根据以上结论，得出前排支架投影为如图2所示。图1阵列示意图图2前排支架投影图( 13) 根据斜单轴跟踪光伏电站场地南北向为一1％坡度，对以下参数进行修正：Zl =13．89× ( 1+1％) =14．02k2=11．30× ( 1+1％) =11．41=13．11× ( 1+1％) =13．24根据以上计算方法，可进一步得出冬至日9：00～15：00各个时刻遮挡阴影的坐标情况( 以前排支架北端轴点为原点) ，投影南北向长度和东西向长度分别如图3和图4所示。从图3和图4可得出，冬至日9：00～15：00前排支架南北向投影区间为[ 7．40，14．02] ，东西向投影区间为[ 0．00，13．48] ，扣除支架旋转造成高度影响，前后排支架间距要求的区间为[7．40，13．24]。3．3计算左右阵列间距左右支架遮挡示意图如图5所示。( 1) 以支架南端点所在水平面( 即高度为图3前后支架遮挡阴影南北向长度图注：yh为前排支架北侧高点的投影点位置，yt为前排支架北侧低点的投影点位置，y0为后排支架可处于的位置。图4前后支架遮挡阴影东西问长度图0．29 m 的水平面) 为投影平面，计算得左侧支架此时南端点投影长度为：Z。=肜si n妒ctg口=4．06m( 2) 该投影长度东西向分量为：( 21)Z⋯ =Z。si n砂=2．73m( 3) 因支架为12o斜单轴，为保守起见，左、右支架要求间距为：( 22)x=眵cos沙+2．73cos7=3．89m根据以上计算方法，可进一步得出冬至日9：00～15：00各个时刻左右支架遮挡阴影的坐标情况( 23)( 以前排支架南端轴点为原点) ，投影东西向的长度如图6所示。图5左右支架遮挡示意图图中方形点曲线表示左侧支架南侧高点的投影点东西向长度，从图6可得，冬至日左侧支架东西向万方数据 2014年4月第2期关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究陈贶杨光勇 53暑j型亘暑魍长一撂碗图6左右支架遮挡阴影东西向变化图间距要求为[ 1．65，3．89] 。投影东西向长度1．65m发生于线，也即支架自身宽度，符合实际情况。4结束语通过分别计算前、后、左、右支架的投影情况，可得出冬至日9：00～15：00( 当地线时对前、后、左、右支架的间距要求，并且前后排支架遮挡对间距要求高于左右支架。本着节约利用土地并尽量避免遮挡的原则，为使该斜单轴跟踪式电站前、后、左、右支架完全实现不遮挡，前后排支架间距需不小于13．25+20cosl 2=32．81 m ，左右列不小于3．89 m 。本计算方法不仅可用于斜单轴跟踪电站阵列间距的计算，还能计算出每天发生遮挡的准确时刻，指导自动控制系统实现调平，以免过早调平浪费光资源，或者过晚调平造成遮挡而影响发电效率。[ 参考文献][ 1]中国电力企业联合会．G B507972012光伏发电站设计规范[M ]．北京：中国计划出版社，2012．建筑设计资料集编委会．建筑设计资料集一基本概念设计程序[M ]．北京：中国建筑出版社，1994．[2][3]Aantoni o Luque，stenven H egedus，等．光伏技术与工程手册[M ]．王文静，李海玲，等，译．北京：机械工业出版社，2011．t≯qpt，tp℃≯qptpqp＼p℃p℃p℃) ≯tPupqptpt≯tPopqP、℃p( 上接第9页)图6生产炉时随富氧程度的变化根据不同的需要进行扩充与维护，方便了技术操作人员对烟化炉的热力状态进行预测、校核以及分析，为烟化炉的设计生产提供了一种有效的辅助决策手段。( 2) 当前铅锌渣处理所使用的烟化炉均采用烟化法，具有统一的生产工艺，但具体生产参数略有不同。该计算程序的参数输入类别比较多元和开放，可针对不同生产工况进行参数调整，即能适用于绝大部分烟化炉侧吹熔池熔炼的生产需要，并可在日后的工作实践中，根据不同用户的个性化需求，进一步扩展程序自身功能。( 3) 验证和模拟计算表明，该程序使用方便、计算准确、可靠性高，且定量验证了富氧工况对于烟化炉生产节能降耗的重要影响，即31％的富氧工艺风可将生产总能耗大幅降低46％。富氧程度的增加可明显减少燃料率和生产时间，从而降低生产能耗，提高生产效率。从烟化炉热工分析的角度来讲，富氧程度为40％的工艺风是烟化炉生产的选择。[ 参考文献][ 1]李若贵．我国铅锌冶炼工艺现状及发展[ J ] ．中国有色冶金，2010，39( 6) ．[2]张乐如．铅锌冶炼新技术[ M ] ．长沙：湖南科学技术出版社，2006：6一128．[3]彭容秋．铅锌冶金学[ M ] ．北京：科学出版社，2003，152：238258．[4]王计敏，等．基于uM L的蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件的开发与实例分析[ J ] ．轻合金加工，2011，39( 11) ：2733．[5]张生文，等．基于Vi sual c++的锅炉通用热力计算程序的开发[J ]．工业锅炉，2005，5：1416．[6]张乐强．Vi sualBasi c 6．0用户编程手册[ M ] ．北京：人民邮电出版社，1999．[7]沙胜贤，等．Vi sual Basi c程序设计基础教程[ M ] ．北京：高等教育出版社，2004，[ 8]郑玉琢．工业煤粉锅炉的在线热平衡计算[ J ] ．有色冶金设计与研究。2004，25( 1) ：11一12．[ 9]梅炽，等．有色冶金炉设计手册[ M ] ．冶金工业出版社．2004：682697．万方数据 关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究作者：陈贶， 杨光勇， CHEN Kuang， YANG Guang-yong作者单位：中国恩菲工程技术有限,北京,100038刊名：有色冶金节能英文刊名：Energy Saving of Non-ferrous Metallurgy年，卷(期)： 参考文献(3条)参考文献(3条)2014,30(2) 1.中国电力企业联合会 GB50797-2012光伏发电站设计规范 20122.建筑设计资料集编委会 建筑设计资料集-基本概念@设计程序 19943.Aantonio Luque;Stenven Hegedus;等;王文静,李海玲,等, 光伏技术与工程手册 2011 引用本文格式：陈贶.杨光勇.CHEN Kuang.YANG Guang-yong 关于斜单轴光伏跟踪支架间距计算的研究[期刊论文]-有色冶金节能2014(2)
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