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地球太阳能
地 球
表 ! 北京地区不同倾角的全年平均太阳辐照量（"#$（%
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倾角
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辐照量
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于水平面上
（ 倾角为
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）的太阳辐照量。进一步计算可以发现
在倾角等于
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时达最大值，方阵表面接收到的太阳辐照量为
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（
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（
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）），要比水平面上的太阳辐照量大
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。
6
）能改变各月份方阵表面接收到太阳辐照量的分布
这 对 于 独 立 光 伏 系 统 特 别 重 要 ， 独 立 光 伏 系 统 由 于 充
电 要 受 到 蓄 电 池 容 量 的 限 制 ，夏 天 太 阳 辐 照 量 大 ，蓄 电 池 充
满 后 ，太阳电池方 阵 发 出 的 多 余 能 量 不 能 利 用 ，因 此 希 望 光
伏 方 阵 表 面 各 个 月 份 接 收 到 的 太 阳 辐 照 量 尽 量 一 致 。 太阳
电池方 阵 表 面 倾 斜 放 置 ，能 够 改 变 太阳电池方 阵 表 面 各 个 月
份 接 收 到 太 阳 辐 照 量 的 分 布 情 况 ，一 般 来 说 ，随 着 方 阵 倾 角
的 增 大 ，夏 天 接 收 到 的 太 阳 辐 照 量 会 逐 渐 减 小 ，而 冬 天 接 收
到 的 太 阳 辐 照 量 会 逐 渐 有 所 增 加 ，并有 最 大 值 。这 可 以 通 过
改 变 倾 角 来 调 整 各 个 月 份 的 太 阳 电 池 方 阵 发 电 量 ， 以 满 足
均 衡 发 电 的 要 求 。
对于独立光伏 系 统 ，除 了 安 装 在 交 通 工 具
（ 如 汽 车 、船 舶
等）上面的太阳电池方阵由于方向经常改变，不得已而水平放
置以外，都应当将方阵倾斜安装。现在有不少太阳能草坪灯等
产品，为了考虑外形美观而将太阳电池水平安装，从光伏应用
的观点来看是不合理的。事实上，只要精心设计，方阵倾斜放置
不会影响外观。而且太阳能草坪灯之类的光伏产品，本身容量
较小，其工作条件十分苛刻，如果设计再不合理，很难保证其长
期正常工作。
在光伏系统设计时，需要进行按月能量盈亏计算，所以应
该求出倾斜面上的按月平均日辐射量，可以采用
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和
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所提出的计算方法。
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方阵最佳倾角
要 按 照 光 伏 系 统 不 同 的 类 型 和 工 作 情 况 来 进 行 具 体 分
析，对于并网光伏系统，通常是取方阵面上全年接收到最大太
阳辐照量所对应的角度作为方阵最佳倾角。而对于独立光伏
系统，情况就比较复杂，有些文章提出以水平面上全年太阳辐
照量最弱的月份
（ 北半球通常为
)6
月）得到最大值所对应的
角度作为方阵的倾角。其实这是不恰当的，因为这时往往在夏
天方阵面上接收到的太阳辐照量削弱太多。还有有关人员提
出在当地纬度的基础上加上一定度数来决定方阵倾角，实际
上即使纬度相同的两个地方，其太阳辐照量的组成也往往相
差很大，如我国的拉萨和重庆纬度基本相同
（ 仅差
*2)0!
），而
水平面上的太阳辐照量却要相差一倍以上，显然加上相同的
度数作为方阵倾角是不合适的。
独立光伏系统太阳电池方阵的最佳倾角要综合考虑方阵
面上接收到太阳辐照量的均衡性和极大性等因素，经过反复
计算，才能得到既符合要求的蓄电池维持天数，又能使所需要
的太阳电池方阵容量最小所对应的方阵倾角。计算发现即使
其它条件一样，对于不同的蓄电池维持天数，其方阵的最佳倾
角也不一定相同。
"
光伏系统的优化设计
在设计光伏系统时，应在充分满足负载用电需要的前提
下，采用最少太阳电池方阵和蓄电池容量的组合，以尽量减少
投资费用。对于独立光伏系统的优化设计，大致有以下步骤：
)
）确定负载耗电量；
6
）计算方阵面上太阳辐照量；
+
）算出各月发电盈亏量；
,
）确定累计亏欠量；
-
）决定方阵输出电流；
.
）求出方阵最佳倾角；
/
）得出蓄电池及方阵容量；
0
）最终决定最佳搭配。
设计时要分别选择蓄电池维持天数、方阵倾角、方阵工作
电流等参数，进行反复运算，最后得出所需要的最佳蓄电池和
太阳电池方阵容量组合及其倾角，过程十分复杂。
根据我们多年来进行光伏系统应用研究的经验，开发编
制了
+
种相关软件。
光 伏 与 工 程
!"