基于PVsyst软件对合肥地区光伏建筑一体化最优角度设计.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:吴 疆()男安徽铜陵人硕士生文章编号:()基于 软件对合肥地区光伏建筑一体化最优角度设计吴 疆(合肥学院 城市建设与交通学院安徽 合肥)摘要:当前国家大力推行建筑光伏一体化设计助力碳达峰碳中和目标的实现 为了提升单位建筑面积光伏使用效率本文以合肥地区为例利用 软件对建筑光伏组件应用中平面光伏组件和立面光伏组件进行仿真研究通过对比不同角度设计下光伏组件的太阳能光照辐射量和单位发电量得到平面安装光伏组件最佳设计角度为方位角 倾斜角 立面安装光伏组件最佳方位角度为南偏西 最后对比最优设计角度与无角度设计光伏组件的光照辐射和发电量数据发现最优角度设计能提高平面光伏组件 的发电量提
2、高立面组件 的发电量关键词:光伏组件倾斜角度方位角度仿真实验中图分类号:.文献标志码:由于中国经济水平的不断提升人数的日益增多所需建筑物的需求也在日益扩大进而带动了我国建筑能耗的提高 通过参考一些发达国家的经验可以看出社会终端总能耗中有 的比例为建筑能源消耗建筑节能减排对我国整体减排工作有着重大意义我们迫切需求一种能有效减低建筑能耗的方法 对此党中央、国务院于 年 月发布了关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见其中重点提出要充分利用非化石能源建立清洁低碳高效的能源体系在实际应用中即使是在同一地点不同倾角接收的太阳辐射量差别很大所以为了获得更多的太阳辐射量研究最佳倾斜角度和最佳
3、方位角度具有重要意义 在研究太阳能光伏电池板设计角度的问题上杨记鑫等人使用 软件搭建 模型对家用光伏发电系统进行优化设计得到的家庭发电系统相关数据对其他方向研究具有一定指导意义商佳棋等人以吉林建筑科技学院科研楼为研究对象通过使用 软件模拟研究对象在应用光伏组件时可以通过改变光伏组件的倾角和工作环境达到系统优化 提出一种方法来确定太阳能电池板安装在特定位置时的最佳倾斜角度使太阳能电池板的发电量达到最大 根据全球各个地区的太阳辐射量计算出适合全球的最佳年倾斜角度函数本文以合肥地区气象特征为环境特征对建筑一体化中立面安装光伏组件和竖向安装光伏组件的最佳设计角度进行研究给出了两种系统最佳倾斜角和最佳方
4、位角度的设计策略 最后设计立面安装和竖向安装方向对比实验通过仿真得到月平均光照辐射数据和发电量数据验证实验得到最佳设计角度的有效性 实验设计.软件简介 是一款对光伏系统发电量进行模拟计算指导光伏系统设计的辅助软件 可以对太阳能光伏系统从各个角度进行设计包括系统的设计地点环境参数、太阳能光伏板的角度设计、以及太阳能系统的型号选择等方面通过全面具体设计达到仿真效果 软件具有多种功能来辅第 卷 第 期 年 月兰州工业学院学报 .助操作者对光伏系统种类可以选择并网型、独立型、光伏水泵等系统对光伏组件设计时不仅可以选择数据库内不同型号还可以通过调整光伏组件的固定方式、光伏组件安装的倾斜角、行距、方位角等
5、光伏组件设计同时软件内部自带了阴影分析工具通过构建光伏系统建筑物的三维模型对遮阴影响进行评估还可以对遮阴时间和遮阴比例进行计算对建立好的光伏系统模型不仅可以模拟出系统发电量还可以得到系统的发电效率便于对比得到最优设计.环境因素设定本文以合肥学院南艳湖校区 栋教学楼(.)为测试点在 软件中输入该坐标点并在软件气象数据库内导出对应的地理气象数据得出实验设计地点实验地点数据如表 所示表 合肥南艳湖校区气象数据水平面总辐射量/(/)水平面散射辐射量/(/)温度/风速/(/)相对湿度/()月.月.月.月.月.月.月.月.月.月.月.月.年.边界条件设计影响光伏组件运行的因素不仅有设计角度还包括光伏系统中
6、各个组件的选型由于本文仅仅考虑角度因素故对其他组件选项仅需保持统一 不考虑不同设计角度情况下阴影的影响即设计为无遮挡 对于光伏组件的选择根据 软件自带数据库中选择 多晶硅光伏组件该光伏组件的具体性能参数如表 所示表 太阳能光伏组件主要参数材料最大功率/最大工作电压/开路电压/最大工作电流/短路电流/组件转换效率/()尺寸结构/单晶硅.仿真实验计算.立面安装光伏组件最佳设计角度实验使用 软件对光伏系统进行设计通过模拟对比出太阳能电池板安装的最佳方位角和倾斜角设计角度 软件具体操作功能界面如图 所示 以光照辐射量作为衡量光伏系统设计优劣条件时首先固定光伏组件安装方位角角度为正南方向通过改变安装倾斜
7、角角度得到不同设计情况下光伏组件的光照辐射量数据如表 所示 通过对实验数据分析可以得出方位角恒为 时本文测试地点设计光伏组件的最优倾斜角角度为 在 软件上设置倾斜角恒定为测试在不同方位角情况下的光照辐射量最终得到最优方位角范围 通过 软件模拟得到不同方位角情况下光照辐射量如表 所示图 软件模拟设计角度设置界面 兰州工业学院学报 第 卷表 不同倾斜角设计下立面光伏组件光照辐射量方位角/()倾斜角/()采光面总辐射量/(/).表 倾斜角 和 光伏组件在不同方位角设计下辐射量方位角/()倾斜角 采光面总辐射量/(/)倾斜角 采光面总辐射量/(/).通过分析表 仿真实验所得到的实验结果可以判断当光伏组
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