如何计算太阳能杀虫灯的最佳倾角?

太阳能杀虫灯工程设计中,不同地区最佳倾角的选择是一个重要的技术问题。在太阳能热利用系统中,一般要求太阳能板全年接受到的太阳辐射总量最大;在并网光伏发电系统中,一般要求太阳能电池的全年发电量最大,其大小受到太阳辐射强度、光伏电池特性等因素影响,而独立光伏发电系统还受到负载、蓄电池等其他因素的影响。所以,同一纬度太阳能杀虫灯对太阳能热利用与并网光伏发电中的太阳能板放置最佳倾角会有所不同。

  通过太阳能杀虫灯的模型对我国部分地区太阳能板放置的年最佳倾角进行计算。年最佳倾角大小主要受纬度影响,大多数城市年最佳倾角略小于所在纬度,如北京、上海年最佳倾角比各自纬度约小4°,广州、哈尔滨年最佳倾角比其纬度约小6°,拉萨年最佳倾角大于所在纬度约3°。太阳直射辐射和散射辐射的全年变化状况也是重要的影响因素,如拉萨和上海纬度相近,但年最佳倾角相差很大。由于大气透明度、云层遮挡等原因,各地区太阳直射辐射量占总辐射比例有很大的不同,如上海直射辐射量占总辐射的51.7%,拉萨直射辐射量占79.7%。上海、拉萨倾斜面年直射和散射总量随倾斜角变化曲线可知,上海直射辐射大小与散射辐射相近,但拉萨散射辐射大小远小于直射辐射,对年最佳倾角的影响可忽略。如果仅考虑直射辐射,上海、拉萨两地的年最佳倾角均为33°,但由于上海散射辐射占总辐射比例较大,且散射辐射的年最佳倾角随着倾斜角的增大而减少,所以其总辐射年最佳倾角小于所在纬度。从计算结果来看,直射辐射比重越大,一般太阳能杀虫灯的太阳能板放置年最佳倾角越接近所在纬度或大于纬度。直射辐射全年小时数、太阳辐射逐时分配等也是年最佳倾角的影响因素。太阳辐射强度是光伏电池发电量大小的最主要影响因素,基于本文的光伏电池电力输出模型,光伏发电年最佳倾角与热利用的年最佳倾角相等或略大1°。

  在已有太阳能杀虫灯的太阳能板安装最佳倾角相关文献的基础上,基于中国太阳能杀虫灯分析专用气象数据集,提出了计算逐时太阳辐射的一种新思路。通过我国部分地区太阳能杀虫灯的太阳能板放置年最佳倾角的数值计算,得出除纬度外,太阳直射辐射和散射辐射的全年变化状况也是年最佳倾角的重要影响因素,为各地太阳能杀虫灯的太阳能板的安装角度提供了设计参考。此外,在倾斜面太阳辐射计算的基础上,基于某种光伏电池的输出功率模型,进一步提出了太阳能杀虫灯的光伏板的最佳安装倾角计算方法,并对结果进行了对比分析,也为应用其他光伏电池电力输出模型计算最佳安装倾角打下了基础。