散射對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

汪婷婷　張梅　王靜

摘 要：以中國(guó)9個(gè)不同地理位置和氣候環(huán)境的典型城市為對(duì)象，采用Hay散射模型，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中固定式支架的最佳傾角和傾斜面上接收到的輻射量計(jì)算過程中發(fā)揮的作用進(jìn)行分析和研究，得出在光伏發(fā)電中，散射輻射量在總輻射量中占不同比例時(shí)，最佳傾角和緯度的關(guān)系及不同角度時(shí)總輻射量的變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：散射；最佳傾角；總輻射量；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0037-03

太陽照射到地面上的輻射量可以分為直接輻射量和散射輻射量?jī)煞N。其中，直接輻射量是平行的太陽光線直接照射產(chǎn)生的輻射量，而散射輻射量是由太陽光照射到大氣層中的水分子、氣體分子和灰塵顆粒后方向發(fā)生偏移產(chǎn)生的。由于水分子、氣體分子和灰塵顆粒分布具有雜散性，使得偏轉(zhuǎn)后太陽光線的方向變得雜散。光伏發(fā)電主要是對(duì)照射到電池板上的直接輻射量和散射輻射量完成光電轉(zhuǎn)化后進(jìn)行發(fā)電。國(guó)內(nèi)普遍對(duì)直接輻射量的利用比較關(guān)注，而往往忽略了散射輻射量在光伏發(fā)電中的作用。

在我國(guó)，除了個(gè)別氣候條件極好或極差的區(qū)域，大部分地區(qū)水平面上的散射輻射量所占比例均在50%左右。在近30年里，全國(guó)大部分地區(qū)污染加重，空氣中漂浮顆粒物增加，散射輻射量所占比例越來越高，所以，研究散射輻射量在光伏發(fā)電中的影響具有很大的實(shí)用價(jià)值。

本文以中國(guó)9個(gè)城市（拉薩、沈陽、西安、烏魯木齊、哈密、成都、廣州、長(zhǎng)沙和上海）的輻射量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中所占的比例和對(duì)其造成的影響進(jìn)行了分析。分析在這些城市的氣候條件下，散射在光伏發(fā)電中的影響，這樣有助于了解散射輻射量在不同氣候、不同區(qū)域內(nèi)對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)生的影響。合理處理這種影響，可以根據(jù)不同的氣候條件更好地完成光伏設(shè)計(jì)。

1 散射輻射量對(duì)最佳傾角的影響

在光伏發(fā)電中，需要把水平面上的輻射量轉(zhuǎn)化為傾斜面上接收的輻射量。現(xiàn)在國(guó)際上比較認(rèn)可的轉(zhuǎn)化算法都需要分別轉(zhuǎn)化直接輻射量和散射輻射量。直接輻射量是按照太陽光線與電池板的夾角進(jìn)行折算的，算法已經(jīng)非常成熟了；散射輻射量的轉(zhuǎn)化算法有很多，比較成熟、使用范圍比較廣的有Perez散射模型和Hay散射模型。這兩種模型都認(rèn)為散射為天空非各向同性的，即任意面上接受到的散射量是不一致的，而在太陽光盤附近的散射輻射量有一定的增強(qiáng)。Perez模型對(duì)輻射量數(shù)據(jù)的要求比較高，要有非常詳細(xì)的輻射量數(shù)據(jù)，相對(duì)的Hay模型要求的數(shù)據(jù)量要小很多。在國(guó)內(nèi)，氣象站開始輻射量測(cè)量普遍比較晚，很多地區(qū)的輻射量數(shù)據(jù)不全，所以，Hay模型更適用于中國(guó)。本文中采取Hay模型，根據(jù)月代表日的輻射量對(duì)水平面上的輻射量進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

根據(jù)國(guó)內(nèi)9個(gè)典型城市的氣象數(shù)據(jù)，采用Hay模型計(jì)算得到這9個(gè)城市采用固定式支架時(shí)的最佳傾角如表1所示，電池板統(tǒng)一面向赤道布置，既傾斜面的方位角為0°。

從表1中可以看出，文中所選的9個(gè)城市包含了全國(guó)比較典型的幾種氣象環(huán)境，緯度從23.1°～42.8°N，經(jīng)度從91.1°～123.5°E，水平面上散射輻射量在總輻射量中所占的比例從36.2%～72.7%，這就使得分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信。

摘 要：以中國(guó)9個(gè)不同地理位置和氣候環(huán)境的典型城市為對(duì)象，采用Hay散射模型，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中固定式支架的最佳傾角和傾斜面上接收到的輻射量計(jì)算過程中發(fā)揮的作用進(jìn)行分析和研究，得出在光伏發(fā)電中，散射輻射量在總輻射量中占不同比例時(shí)，最佳傾角和緯度的關(guān)系及不同角度時(shí)總輻射量的變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：散射；最佳傾角；總輻射量；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0037-03

太陽照射到地面上的輻射量可以分為直接輻射量和散射輻射量?jī)煞N。其中，直接輻射量是平行的太陽光線直接照射產(chǎn)生的輻射量，而散射輻射量是由太陽光照射到大氣層中的水分子、氣體分子和灰塵顆粒后方向發(fā)生偏移產(chǎn)生的。由于水分子、氣體分子和灰塵顆粒分布具有雜散性，使得偏轉(zhuǎn)后太陽光線的方向變得雜散。光伏發(fā)電主要是對(duì)照射到電池板上的直接輻射量和散射輻射量完成光電轉(zhuǎn)化后進(jìn)行發(fā)電。國(guó)內(nèi)普遍對(duì)直接輻射量的利用比較關(guān)注，而往往忽略了散射輻射量在光伏發(fā)電中的作用。

在我國(guó)，除了個(gè)別氣候條件極好或極差的區(qū)域，大部分地區(qū)水平面上的散射輻射量所占比例均在50%左右。在近30年里，全國(guó)大部分地區(qū)污染加重，空氣中漂浮顆粒物增加，散射輻射量所占比例越來越高，所以，研究散射輻射量在光伏發(fā)電中的影響具有很大的實(shí)用價(jià)值。

本文以中國(guó)9個(gè)城市（拉薩、沈陽、西安、烏魯木齊、哈密、成都、廣州、長(zhǎng)沙和上海）的輻射量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中所占的比例和對(duì)其造成的影響進(jìn)行了分析。分析在這些城市的氣候條件下，散射在光伏發(fā)電中的影響，這樣有助于了解散射輻射量在不同氣候、不同區(qū)域內(nèi)對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)生的影響。合理處理這種影響，可以根據(jù)不同的氣候條件更好地完成光伏設(shè)計(jì)。

1 散射輻射量對(duì)最佳傾角的影響

在光伏發(fā)電中，需要把水平面上的輻射量轉(zhuǎn)化為傾斜面上接收的輻射量。現(xiàn)在國(guó)際上比較認(rèn)可的轉(zhuǎn)化算法都需要分別轉(zhuǎn)化直接輻射量和散射輻射量。直接輻射量是按照太陽光線與電池板的夾角進(jìn)行折算的，算法已經(jīng)非常成熟了；散射輻射量的轉(zhuǎn)化算法有很多，比較成熟、使用范圍比較廣的有Perez散射模型和Hay散射模型。這兩種模型都認(rèn)為散射為天空非各向同性的，即任意面上接受到的散射量是不一致的，而在太陽光盤附近的散射輻射量有一定的增強(qiáng)。Perez模型對(duì)輻射量數(shù)據(jù)的要求比較高，要有非常詳細(xì)的輻射量數(shù)據(jù)，相對(duì)的Hay模型要求的數(shù)據(jù)量要小很多。在國(guó)內(nèi)，氣象站開始輻射量測(cè)量普遍比較晚，很多地區(qū)的輻射量數(shù)據(jù)不全，所以，Hay模型更適用于中國(guó)。本文中采取Hay模型，根據(jù)月代表日的輻射量對(duì)水平面上的輻射量進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

根據(jù)國(guó)內(nèi)9個(gè)典型城市的氣象數(shù)據(jù)，采用Hay模型計(jì)算得到這9個(gè)城市采用固定式支架時(shí)的最佳傾角如表1所示，電池板統(tǒng)一面向赤道布置，既傾斜面的方位角為0°。

從表1中可以看出，文中所選的9個(gè)城市包含了全國(guó)比較典型的幾種氣象環(huán)境，緯度從23.1°～42.8°N，經(jīng)度從91.1°～123.5°E，水平面上散射輻射量在總輻射量中所占的比例從36.2%～72.7%，這就使得分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信。

摘 要：以中國(guó)9個(gè)不同地理位置和氣候環(huán)境的典型城市為對(duì)象，采用Hay散射模型，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中固定式支架的最佳傾角和傾斜面上接收到的輻射量計(jì)算過程中發(fā)揮的作用進(jìn)行分析和研究，得出在光伏發(fā)電中，散射輻射量在總輻射量中占不同比例時(shí)，最佳傾角和緯度的關(guān)系及不同角度時(shí)總輻射量的變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：散射；最佳傾角；總輻射量；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）15-0037-03

太陽照射到地面上的輻射量可以分為直接輻射量和散射輻射量?jī)煞N。其中，直接輻射量是平行的太陽光線直接照射產(chǎn)生的輻射量，而散射輻射量是由太陽光照射到大氣層中的水分子、氣體分子和灰塵顆粒后方向發(fā)生偏移產(chǎn)生的。由于水分子、氣體分子和灰塵顆粒分布具有雜散性，使得偏轉(zhuǎn)后太陽光線的方向變得雜散。光伏發(fā)電主要是對(duì)照射到電池板上的直接輻射量和散射輻射量完成光電轉(zhuǎn)化后進(jìn)行發(fā)電。國(guó)內(nèi)普遍對(duì)直接輻射量的利用比較關(guān)注，而往往忽略了散射輻射量在光伏發(fā)電中的作用。

在我國(guó)，除了個(gè)別氣候條件極好或極差的區(qū)域，大部分地區(qū)水平面上的散射輻射量所占比例均在50%左右。在近30年里，全國(guó)大部分地區(qū)污染加重，空氣中漂浮顆粒物增加，散射輻射量所占比例越來越高，所以，研究散射輻射量在光伏發(fā)電中的影響具有很大的實(shí)用價(jià)值。

本文以中國(guó)9個(gè)城市（拉薩、沈陽、西安、烏魯木齊、哈密、成都、廣州、長(zhǎng)沙和上海）的輻射量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)散射輻射量在光伏發(fā)電中所占的比例和對(duì)其造成的影響進(jìn)行了分析。分析在這些城市的氣候條件下，散射在光伏發(fā)電中的影響，這樣有助于了解散射輻射量在不同氣候、不同區(qū)域內(nèi)對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)生的影響。合理處理這種影響，可以根據(jù)不同的氣候條件更好地完成光伏設(shè)計(jì)。

1 散射輻射量對(duì)最佳傾角的影響

在光伏發(fā)電中，需要把水平面上的輻射量轉(zhuǎn)化為傾斜面上接收的輻射量。現(xiàn)在國(guó)際上比較認(rèn)可的轉(zhuǎn)化算法都需要分別轉(zhuǎn)化直接輻射量和散射輻射量。直接輻射量是按照太陽光線與電池板的夾角進(jìn)行折算的，算法已經(jīng)非常成熟了；散射輻射量的轉(zhuǎn)化算法有很多，比較成熟、使用范圍比較廣的有Perez散射模型和Hay散射模型。這兩種模型都認(rèn)為散射為天空非各向同性的，即任意面上接受到的散射量是不一致的，而在太陽光盤附近的散射輻射量有一定的增強(qiáng)。Perez模型對(duì)輻射量數(shù)據(jù)的要求比較高，要有非常詳細(xì)的輻射量數(shù)據(jù)，相對(duì)的Hay模型要求的數(shù)據(jù)量要小很多。在國(guó)內(nèi)，氣象站開始輻射量測(cè)量普遍比較晚，很多地區(qū)的輻射量數(shù)據(jù)不全，所以，Hay模型更適用于中國(guó)。本文中采取Hay模型，根據(jù)月代表日的輻射量對(duì)水平面上的輻射量進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

根據(jù)國(guó)內(nèi)9個(gè)典型城市的氣象數(shù)據(jù)，采用Hay模型計(jì)算得到這9個(gè)城市采用固定式支架時(shí)的最佳傾角如表1所示，電池板統(tǒng)一面向赤道布置，既傾斜面的方位角為0°。

從表1中可以看出，文中所選的9個(gè)城市包含了全國(guó)比較典型的幾種氣象環(huán)境，緯度從23.1°～42.8°N，經(jīng)度從91.1°～123.5°E，水平面上散射輻射量在總輻射量中所占的比例從36.2%～72.7%，這就使得分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可信。