光伏電站方陣前後間距如何計算?

 光伏電站的方陣前後間距有很多計算方法，現在也可以買到能在現場直接測算的儀器。但無論那種方法，其原理都是一樣的。說一下我比較喜歡用的一種間距計算方法吧。

一、影響影子長度的因素

光伏方陣前後留有間距，其根本原因是避免陰影遮擋帶來的發電量損失。因此，我們就要計算影子的長度。

影子的長度跟哪些因素有關係呢？

1）成影物體的高度H。這個不用解釋，肯定H越大，影子越長。

2）項目地點（經度、緯度）。主要是緯度，緯度越大，影子越長。

3）不遮擋時間T。中午的影子長度和傍晚的差距很大，T越長，長度會成倍的增加。

4）地勢情況。如果有南向的坡度，影子長度肯定會小；反之，北向坡度則需要增大影子長度。

二、陣列間距的計算

上圖中：

L為光伏組件組成的傾斜面長度，D1為傾斜面投影，D2為前排的影子長度，H為傾斜面的相對高度；

a為太陽高度角，β為傾斜面角度。

 

如上圖，前排到後排的間距由兩部分組成D1和D2。

D1=L cosβ

在計算D2 時應注意，由於太陽光會偏東或偏西，圖中的「太陽光線」實際為「陽光射線」的投影。不好理解？看一下三維圖吧（為看起來清晰，將前後兩個陣列抽象成兩塊板子）。

 

 

圖中γ為太陽偏東或偏西產生的方位角。

∵ H /S = tana ∴ S = H / tana

∵ S/D2 = cosγ ∴D2= S/ cosγ = (H cosγ)/ tana

∵ H = L sinβ ∴D2 = (L sinβcosγ)/ tana

因此，

 

 

那a、γ如何計算？

太陽高度角a計算：

sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω

太陽方位角γ計算：

cosγ=(sinαsinφ-sinδ)/ (cosαcosφ )

其中，為當地緯度，δ太陽赤緯角，ω為時角。

1）太陽赤緯角δ

從天赤道沿著天體的時圈至天體的角度稱為該天體的赤緯。以天赤道為赤緯0°，向北為正，向南為負，分別從0°到90°。日赤緯的變化範圍在－23°27'～+23°27'之間。

δ(deg)=[0.006918-0.399912cos(b)+0.070257sin(b)-0.006758cos(2b)+0.000907sin(2b)-0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)](180/pi)

pi=3.1415926為圓周率；b(deg)=2*pi*(N-1)/365，單位為度(deg)；

但一般計算時用下面這個簡化公式。

sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]

2）時角ω

在地球上，同一時刻，對同一經緯度的人來說，太陽對應的時角是相同的。單位時間地球自轉的角度定義為時角ω，規定正午時角為0，上午時角為負值，下午時角為正值。地球自轉一周360度，對應的時間為24小時，即每小時相應的時角為15度。

計算公式：ω=15×（ST-12）

其中ST為太陽時。

如果我們選擇真太陽時9點~12點（6小時不遮擋），則ω為45°；而在一些日照時間長的地區，可以根據實際的觀測數據，將不遮擋時間增加為7小時，則ω為60°。

三、冬至日陣列間距的計算

冬至日太陽直射南回歸線，是太陽離我們最遠的一天。這天，北半球全年中白天最短、夜晚最長的一天。因此，是北半球影子長度最長的一天。

用軟體對同一遮擋物的影子長度進行計算，結果如下圖所示。

 

從上圖可以看出，冬至日的影子長度是最長的。因此，在工程中，常用冬至日的參數來計算太陽赤緯角δ，計算陣列間距。

D2 = (L sinβcosγ)/ tana

這個公式，如果按冬至日條件考慮：δ= -23.45°，6小時不遮擋ω=45°，

則上述公式可以簡化為：

 

但我更喜歡用下面這套相對較原始的公式進行計算，我可以根據項目的實際情況，對參數進行一些調整。

公式1：

 

公式2：sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω

公式3：cosγ=(sinαsinφ-sinδ)/(cosαcosφ )

公式4：sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]

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