如何确定一年中最大发电量光伏角度

太阳电池方阵有方位角与倾斜角。

方位角：太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。

方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116）

倾斜角：倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。

最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大，而冬季和夏季发电量差异尽可能小时的倾斜角。一般取当地纬度或当地纬度加上几度做为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。

你可以自己查一下四个地方的经纬度，然后算一下，很简单的。

我没有你说的那个软件。

结合经纬度，太阳倾角确定。一个原则使得倾斜面上能接受到最大的日照辐射量，通过调整角度，尽可能使的在该地点太阳光可以近似的直射在组件电池平面上。

方位角 ＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116），在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。。。。对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。方阵从垂直放置到10°～20°的倾斜放置都有实际的例子。对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。 以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。

要看是什么板子，即组成发电系统的光伏电板单元。在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。因此，如果太阳电池不能被日光直接照到时，那么只有散射光用来发电，此时的发电量比无阴影的要减少约10％～20％。针对这种情况，我们要对理论计算值进行校正。 通常，在方阵周围有建筑物及山峰等物体时，太阳出来后，建筑物及山的周围会存在阴影，因此在选择敷设方阵的地方时应尽量避开阴影。如果实在无法躲开，也应从太阳电池的接线方法上进行解决，使阴影对发电量的影响降低到最低程度。 另外，如果方阵是前后放置时，后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后，前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。有一个高为L1的竹竿，其南北方向的阴影长度为L2，太阳高度（仰角）为A，在方位角为B时，假设阴影的倍率为R，则：

R ＝ L2/L1 ＝ ctgA×cosB

此式应按冬至那一天进行计算，因为那一天的阴影最长。例如方阵的上边缘的高度为h1，下边缘的高度为h2，则：方阵之间的距离a ＝ （h1-h2）×R。当纬度较高时，方阵之间的距离加大，相应地设置场所的面积也会增加。对于有防积雪措施的方阵来说，其倾斜角度大，因此使方阵的高度增大，为避免阴影的影响，相应地也会使方阵之间的距离加大。通常在排布方阵阵列时，应分别选取每一个方阵的构造尺寸，将其高度调整到合适值，从而利用其高度差使方阵之间的距离调整到最小。 具体的太阳电池方阵设计，在合理确定方位角与倾斜角的同时，还应进行全面的考虑，才能使方阵达到最佳状态。

当纬度为0度至25度时，发电角度等于纬度；当纬度为26度至40度时，发电角度等于纬度加上

5度至10度；当纬度等于41度至55度时，发电角度等于纬度加上10度至15度；当纬度大于55度

时，发电角度等于纬度加上15度至20度。

一、光伏发电：

1、定义：

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

2、原理：

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。

硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程其次，是形成电压过程。

多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形光伏发电原理图成P-N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。

一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统成本中，电池组件约占50%，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。

3、特点：

①、优点：

与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现在:

①无枯竭危险

②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净(无公害)

③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势例如，无电地区，以及地形复杂地区

④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电

⑤能源质量高

⑥使用者从感情上容易接受

⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

②、缺点：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

③目前相对于火力发电，发电机会成本高。

④光伏板制造过程中不环保。

4、转化率：

①、单晶硅：

大规模生产转化率:19.8--21%大多在

17.5%。目前来看再提高效率超过30%以上的技术突破可能性较小。

②、砷化镓：

砷化镓太阳能电池组的转化率比较高，约23%。但是价格昂贵，多用于航空航天等重要地方。基本没有规模化产业化的实用价值。

③、薄膜：

薄膜光伏电池具有轻薄、质轻、柔性好等优势，应用范围非常广泛，尤其适合用在光伏建筑一体化之中。如果薄膜电池组件效率与晶硅电池相差无几，其性价比将是无可比拟的。在柔性衬底上制备的薄膜电池，具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势，将来的应用前景将会更加广阔。目前非晶硅薄膜转化率9%左右。

④、效率衰减：

晶硅光伏组件安装后，暴晒50--100天，效率衰减约2--3%，此后衰减幅度大幅减缓并稳定有每年衰减0.5--0.8%，20年衰减约20%。单晶组件衰减要约少于多晶组件。非晶光做组件的衰减约低于晶硅。

5、发展过程：

20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。

20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出"百万屋顶"计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。

2011年，全球光伏新增装机容量约为27.5GW，较上年的18.1GW相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中，有将近20GW的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%，分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%，其装机量分别为2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，新增安装量约2.1GW，增幅高达84%。

在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发站潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。

6、系统分类：

①、独立光伏发电：

独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

②、并网光伏发电：

并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。光伏发电实例可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。

③、分布式光伏发电：

分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

7、结构组成：

光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。

8、应用领域：

（1）、用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

（2）、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

（3）、通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

（4）、石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

（5）、家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

（6）、光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

（7）、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

（8）、与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等。

（9）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。

（10）海水淡化设备供电。

（11）卫星、航天器、空间太阳能电站等。

2、太阳能板在安装时，要考虑的首先是方位的选择，方位选错了，角度再合适都是白搭，方位错了就根本接收不到太阳的光照，现在常见的太阳能装置像太阳能路灯，仔细观察发现一般都是选择正南的方位，这是进过科学的考证的，当太阳能板的方位在正南方向时发电的效率很高，选择方位时也要注意周围建筑树木的影响，要避开影子这个影响因素，不然会对太阳能板的效率造成影响。

3、在安装时控制在正南方向左右，不要偏离太多就行，效率较好的情况是在西南方向20度之内，这样不管是在冬天还是在夏天都能有很好的光照供给发电，如果不能正南或者一些太阳能板放不下了，也可以放在东，西两个方向，也能有半天的时间是在发电，不要在北边，北边太阳一天都照不到。

4、在选好方位之后，下来要做的就是选好倾斜的角度，不同的角度一年受到的光照时间长短也不一样，平放的话太阳不是直射，效果一天差别不是很大，但是长时间的累积下来，就能达到很多的差距。对于倾斜的角度来说，大多数的太阳能板角度都是45度左右，这个根据的情况是由当地的纬度决定的，因为不同的纬度太阳光的角度也不一样，南方的话就建议在30度左右，不过要求细致一点的话，可以用电脑根据当地的纬度，准确的计算出一个数值，这样的发电效率才能达到理想的目标。

以我国为例，太阳能电池板倾斜角度是40度左右，方向为正南方最好。

太阳能电池倾斜角的选择：

最理想的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大，而冬季和夏季发电量差异尽可能小时的倾斜角。一般取当地纬度或当地纬度加上几度做为当地太阳能电池组件安装的倾斜角。

当然如果能够采用计算机辅助设计软件，可以进行太阳能倾斜角的优化计算，使两者能够兼顾就更好了，这对于高纬度地区尤为重要。高纬度地区的冬季和夏季水平面太阳辐射量差异非常大。

扩展资料：

一、太阳能电池方位角的选择：

在我国，太阳能电池的方位角一般都选择正南方向，以使太阳能电池单位容量的发电量最大。如果受太阳能电池设置场所如屋顶、土坡、山地、建筑物结构及阴影等限制时，则应考虑与它们的方位角一致，以求充分利用现有的地形和有效面积，并尽量避开周围建、构筑物或树木等产生的阴影。

二、太阳能电池板的发电原理：

太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。

当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

参考资料来源：百度百科-太阳能电池板

最佳角度：

坐北朝南，正向南偏西5~10度，保证无阳光遮挡。

由于太阳能支架调节的角度与使用地区的纬度有关，要尽量保持太阳能电板与太阳直射最大角度，接受尽可能多的太阳热量。

需要根据所在地区的纬度来进行计算和调节，遵循着使用地区纬度越高，太阳能支架需要调节的与地面角度应越大的原则，把太阳能支架角度和所在地纬度进行联系计算，得出的结果就是最合适的安装角度，安装最佳角度=安装地区纬度+5度。

拓展知识：

太阳能光伏支架，是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架。一般材质有铝合金、碳钢及不锈钢。

太阳能支撑系统相关产品材质为碳钢和不锈钢，碳钢表面做热镀锌处理，户外使用30年不生锈。太阳能光伏支架系统的特点是无焊接、无钻孔、100%可调、100%可重复利用。

世界性能源危机，促进了新能源产业的迅猛发展，而太阳能是各种可生能源中最重要的基本能源；因此做为将太阳辐射能转换成电能的太阳能发电技术，即光伏产业更是发展飞速；旧的概念中，光伏产业主要包括太阳能组件生产链，控件器和逆变器等电气控制组件生产链。

安装地点：建筑物屋面或幕墙和地面

安装朝向：宜为南向 （追踪系统例外）

安装角度：等于或接近安装当地纬度

荷载要求：风荷载，雪荷载，地震要求

排列方式及间距：结合当地日照情况

质量要求：10年不锈蚀，20年钢性不降低，25年仍具有一定的结构稳定性。

参考资料：

太阳能光伏支架系统_百度百科

根据太阳高度角，可以算出面板与太阳光线的水平夹角，再由方位角，从-pi/2到pi/2这个值得到与赤道面垂直的夹角，由此可以算出面板的两个方向上的转动角度。

那么，如何根据时间及经纬度来计算太阳的高度角和方位角？

我这里有一个库用STM32F10x实现了计算，如果需要改成其它芯片的，可以追问。

typedef struct tagANGLE{

 unsigned short wNegative:1//是否为负

 unsigned short wDegree:15//度数

 unsigned short wMinute//角分

 unsigned short wSecond//角秒

 unsigned short wMillisecond//毫角秒

}ANGLE,*PANGLE,LPANGLE//角度

typedef struct tagDATETIME{

 signed short sYear//年（公历）

 unsigned short wMonth//月（公历）

 unsigned short wDay//日（公历）

 unsigned short wDayOfWeek//星期

 unsigned short wHour//时

 unsigned short wMinute//分

 unsigned short wSecond//秒

 unsigned short wMillisecond//毫秒

}DATETIME,*PDATETIME,LPDATETIME//公历日期时间

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

//*************************************************************************

// 函数名称： InitLibAE

// 完整名称： InitLibAE

// 功能描述： 初始化lib（使用前需要初始化一次）

// 形式参数： void

// 访问方式： public

// 返回类型： int （0：失败，1：成功）

// 函数状态：

//*************************************************************************

int InitLibAE(void)

//*************************************************************************

// 函数名称： FreeLibAE

// 完整名称： FreeLibAE

// 功能描述： 释放lib（在初始化完以后，如果不再使用，请调用此函数）

// 形式参数： void

// 访问方式： public

// 返回类型： void

// 函数状态：

//*************************************************************************

void FreeLibAE(void)

//*************************************************************************

// 函数名称： GetAE

// 完整名称： GetAE

// 功能描述： 获取太阳方位角和高度角

// 形式参数： DATETIME DateTime 时间（北京时间）

// 形式参数： double dLon 地理经度（东经正，西经负，单位：度）

// 形式参数： double dLat 地理纬度（北纬正，南纬负，单位：度）

// 形式参数： double dAlt 地理高度（即海拔高度，单位：米）

// 形式参数： PANGLE pAzi 太阳方位角结果

// 形式参数： PANGLE pEle 太阳高度角结果

// 访问方式： public

// 返回类型： int （0：失败，1：成功）

// 函数状态：

//*************************************************************************

int GetAE(DATETIME DateTime,double dLon,double dLat,double dAlt,PANGLE pAzi,PANGLE pEle)

#ifdef __cplusplus

}

#endif

每个地区的太阳高度角都不一样，而且冬季和夏季的太阳高度角也是不一样的。以北京夏季为例：北京夏季的太阳高度角为73.5度 那太阳能板的倾角就是90-73.5=16.5度

太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量是最大的。在偏离正南（北半球）30°度时，方阵的发电量将减少约10％～15％；在偏离正南（北半球）60°时，方阵的发电 量将减少约20％～30％。但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。 在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。