与建筑结合屋顶光伏发电系统日照阴影分析研究.pdf

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1、与建筑结合屋顶光伏发电系统日照阴影分析研究■邓赞高[摘要]本文讨论了与建筑结合屋顶光伏发电系统日照阴的轨道面的法线倾斜成23°27’，地球公转时自转A栋楼屋面受阴影影响范围亦较小，仅在春季和冬影分析的重要性，提出了光伏发电系统日照阴影分析的思轴的方向始终指向天球的北极，太阳光线直射赤道季上午9点左右靠近B栋的小部分屋面出现遮挡阴路和方法。本研究为光伏发电系统设计提供了有力的依据，的位置有时偏南，有时偏北，形成地球上的季节变影遮挡，B栋楼屋面在任何时间段均不会有日照阴具有较好的工程设计参考价值。化。影

2、现象出现，C栋楼屋面在下午17：00左右靠近B北半球夏至日（6月21/22日），太阳直射北纬栋的屋面出现部分遮挡。[关键词]屋顶光伏发电日照阴影三维建模23.450的天顶，因此称北纬23°45’纬度圈为北回光伏发电系统的布置范围可根据日照分析结果归线。北半球冬至日（12月21/22日），太阳直射进行优化，避开受阴影遮挡影响的区域。太阳能光伏发电利用太阳能电池的光电转换，南纬23.450的天顶，因此称南纬23°45’纬度圈将太阳辐射光能通过半导体物质转变为电能。太阳为南回归线。春分日（北半球是3月21

3、/22日）与能电池单体是光伏转换的最小单元，通常将太阳能秋分日（9月22/23日），太阳直射地球的赤道面。电池单体进行串联或并联，封装后，形成可以单独我国位于北半球，大部分地区处在北回归线以作为电源的单元组件，称为光伏组件。北。下面以广州地区太阳运动为例，分析太阳的运光伏组件作为光伏发电系统的基本发电单元，动规律。图1为广州地区的太阳位置图，其纵坐标容易受到建筑物、周围树木及天空乌云等阴影的影为太阳高度角，横坐标表示方位角。通过分析太阳响，导致输出性能降低，甚至损坏光伏组件。本文位置图，可知全年太阳

4、运动轨迹，判断年内各时间介绍了阴影对光伏组件输出性能的影响及太阳运动段太阳高度及方位。的基本规律，阐明了光伏发电系统日照分析的重要性，最后提出了与建筑结合屋顶光伏发电系统日照分析的思路及方法。冬至9:00冬至17:00一、阴影对光伏组件输出性能的影响图2建筑物屋面阴影分析在光伏组件中，某个太阳能电池单体被阴影遮三、结语挡时，其辐射强度降低，将引起太阳能电池电流降本文讨论了光伏发电系统日照阴影分析的重要低，导致光伏组件的输出功率降低。若太阳能电池性，并分析了太阳运动的规律，提出了光伏发电系单体端电压接

5、近太阳能电池单体的反向雪崩击穿电统日照分析思路及方法。分析表明，日照阴影分析压时，流过太阳能电池单体的电流将急剧上升。太对光伏发电系统设计具有一定指导意义，可为优化阳能电池单体成为吸收功率负载，可能形成热斑，光伏阵列布置提供支持。既避免了光伏发电系统的导致太阳能电池单体损坏。图1广州地区太阳位置图日照阴影现象，又提高了光伏发电系统的性能。国内有众多学者对阴影对光伏组件输出性能的2.日照阴影分析参考文献影响做了大量分析。文献1～3对阴影对光伏组件输在屋顶光伏发电系统设计过程中，日照阴影分[1]刘邦银，

6、段善旭，康勇.局部阴影条件下光伏模出性能的影响做了详细分析，其中文献1分析提出，析首先要对场地环境详细建模。可采用Autocad、组特性的建模与分析[J].太阳能学报，2008，针对由72块太阳能单体电池串联组成的峰值功率3Dmax、PRO/E等三维建模软件根据场地环境的实际29(2)：188-192.160W的一款光伏组件。当某块太阳能电池单体受阴情况将场地的实地模型建立起来。之后将所建模型[2]王军，王鹤，杨宏，张伶.太阳电池热斑现象的影遮挡时，阴影越大，组件的输出能力就越差。完导入日照分析软件

7、进行阴影分析，如天正日照分析研究[J].电源技术应用，2008，11(4)：48-51.全阴影时，组件输出能力比无阴影时降低了46.4%。软件TSUN、众智日照分析软件、Sunlight、Sketch[3]李大勇，陈如亮，崔岩，石德全.基于Pspice可以看出，阴影对光伏组件的输出性能影响较大。up等。下面采用sketchup三维建模分析软件，对的光伏组件热斑现象仿真[J].哈尔滨工业大学光伏阵列是由众多光伏组件串并联组成，若其一个建筑结合光伏发电系统进行日照阴影分析。学报，2006，38(11)：

8、1888-1897.中有部分光伏组件受阴影影响，光伏阵列输出电压某屋顶光伏发电系统拟建于广州，建筑物正面（作者单位：中水珠江规划勘测设计有限公司，广及电流将明显降低，输出性能受较大影响。为尽量方位为南偏西15°，从左到右由A、B、C三栋楼组州510610）避免阴影的影响，在系统设计的时候，须充分考虑成，标高分别为：22.8m、43.4m、22.8m。建筑物日照的分析。周围为空地，无遮挡物，光伏发电系统拟建于建筑二、日照阴影分析物屋顶。图2为建筑物三维模型及不同时段日照