อะไรคือผลกระทบของมุมการติดตั้งส่วนประกอบและการวางแนวต่อการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์?

การพัฒนาที่เฟื่องฟูของอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในประเทศส่งผลให้ขนาดและปริมาณของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมยังส่งผลให้มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการออกแบบโรงไฟฟ้าอีกด้วย การออกแบบที่กว้างขวางก่อนหน้านี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการการพัฒนาในปัจจุบันได้อีกต่อไป การออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อย่างประณีตต้องใช้ทุกรายละเอียดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโรงไฟฟ้าเพื่อให้ได้รับการยอมรับจากเจ้าของและนักลงทุน

ในระหว่างการก่อสร้างและติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์และการออกแบบระบบที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับมุมเอียงและการวางแนว เพื่อให้มั่นใจว่าได้ผลการผลิตไฟฟ้าที่ดีที่สุด จึงมักเรียกกันว่า "มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด" มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดคืออะไร?

มุมระหว่างพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับระดับพื้นดินเรียกว่ามุมเอียง โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ และภายในช่วงการปฏิวัติหนึ่งจุด จุดแสงอาทิตย์โดยตรงบนโลกจะเคลื่อนที่ไปมาระหว่างเส้นทรอปิกออฟแคนเซอร์และเส้นทรอปิกออฟแคปริคอร์น ดังนั้นปริมาณรังสีทั้งหมดที่ได้รับจากระนาบพื้นผิวของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จึงแตกต่างกันไปตามมุมเอียงที่ต่างกัน เมื่อออกแบบโรงไฟฟ้า โดยทั่วไปเราจะอ้างอิงข้อมูลในอดีตของการแผ่รังสีสะสมที่มุมเอียงต่างๆ ตลอดทั้งปี และเลือกมุมที่มีการแผ่รังสีสูงสุดเป็นการออกแบบมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด

ตาม "รหัสการออกแบบสำหรับสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์" GB 50797-2012 มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดถูกกำหนดให้เป็นรังสีรวมสูงสุดต่อปี หากแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบคงที่ได้รับรังสีรวมสูงสุดต่อปีบนพื้นผิวเอียงที่มุมเอียงนี้ มุมเอียงจะเรียกว่ามุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด (แทนที่จะเป็นการผลิตพลังงานไฟฟ้าสูงสุดต่อปี) อย่างไรก็ตาม ในบางสถานการณ์ มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดอาจเป็นมุมเอียงที่สอดคล้องกับการผลิตไฟฟ้ารายปีสูงสุด มุมเอียงที่สอดคล้องกับผลผลิตสูงสุด มุมเอียงที่สอดคล้องกับการผลิตไฟฟ้าสูงสุดต่อเดือน และมุมเอียงที่เหมาะสมอื่นๆ ที่คำนวณ ภายใต้เงื่อนไขข้อจำกัดต่างๆ บทความนี้จะกล่าวถึงมุมเอียงที่มีการแผ่รังสีรวมสูงสุดต่อปีสูงสุด

เหตุใดเราจึงต้องมีมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด

มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดได้รับการออกแบบมาเพื่อรับรังสีดวงอาทิตย์มากขึ้นเป็นหลัก สำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบเอียง มุมตกกระทบของดวงอาทิตย์ที่แตกต่างกันจะส่งผลให้ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ปกติที่ได้รับต่อหน่วยพื้นที่ต่างกัน ยิ่งมุมตกกระทบมีขนาดใหญ่ขึ้น (มุมตั้งฉากกับค่าปกติของแผงเซลล์แสงอาทิตย์) การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ปกติก็จะน้อยลง (สำหรับค่ารังสีเข้าที่เท่ากัน) การเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในมุมตกกระทบของดวงอาทิตย์ ซึ่งส่งผลต่อการรับรังสี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากการรับรังสีประจำปีผ่านการคำนวณทางทฤษฎี

แผนผังของส่วนประกอบที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์

ในกระบวนการออกแบบมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อมทางภูมิศาสตร์และธรรมชาติของสถานที่ก่อสร้างโครงการด้วย ผลกระทบของมุมเอียงต่อการเลื่อนหิมะ ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงมุมเอียงต่อแรงดันลมและความต้านทานแรงดันหิมะของส่วนประกอบ ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องพิจารณาถึงผลกระทบของปัจจัยเหล่านี้ที่มีต่อการเลือกใช้วัสดุยึดแผงเซลล์แสงอาทิตย์และการถ่วงน้ำหนักฐานราก ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างแถวหน้าและแถวหลังที่เกิดจากมุมที่สูงเกินไป ซึ่งจะทำให้ต้นทุนที่ดินเพิ่มขึ้น

จะคำนวณมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร?

การคำนวณมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดต้องใช้ละติจูดและลองจิจูดในพื้นที่เพื่อกำหนดระดับความสูงและแอซิมัทของดวงอาทิตย์ในแต่ละช่วงเวลา และข้อมูลรังสีเฉลี่ยรายปีในช่วงหลายปีเพื่อกำหนดลักษณะของรังสีดวงอาทิตย์ในท้องถิ่น จากข้อมูลรังสีและการคำนวณละติจูดและลองจิจูด การรับรังสีรวมรายปีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีมุมเอียงต่างกันจะถูกสะสม และเลือกมุมเอียงที่มีการแผ่รังสีรวมสูงสุดต่อปีเป็นมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด โดยทั่วไป สามารถใช้ซอฟต์แวร์ เช่น PVsyst เพื่อคำนวณมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างสะดวกและรวดเร็ว

ขอแนะนำให้ใช้การเปรียบเทียบตัวแปรตัวเดียวเพื่อเปรียบเทียบผลกระทบของมุมเอียงต่างๆ ที่มีต่อการผลิตไฟฟ้า แต่โดยทั่วไป มุมเอียงของส่วนประกอบโรงไฟฟ้าเดียวกันจะเป็นมุมและทิศทางเดียวกัน และมีปัจจัยที่มีอิทธิพลหลายประการเมื่อเปรียบเทียบโรงไฟฟ้าในภูมิภาคต่างๆ ดังนั้นจึงถือว่าต้องใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบระบบ PV มาสาธิตการใช้งาน ข้อมูลอุตุนิยมวิทยาของซอฟต์แวร์มาจากฐานข้อมูลอุตุนิยมวิทยาของ NASA และ Meteonorm และจากการคำนวณจริง อัตราความแม่นยำของซอฟต์แวร์จะสูงถึง 99% ซึ่งสามารถอ้างอิงได้

ปัจจัยหลักที่มีผลกระทบคืออะไร:

ละติจูดและฤดูกาล:พิจารณาความเอียงและการวางแนวตามละติจูดและการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของสถานที่ เพื่อให้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์สามารถรับรังสีดวงอาทิตย์ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยทั่วไปแล้ว ในซีกโลกเหนือ มุมเอียงสามารถตั้งค่าเป็นมุมละติจูดลบ 10 ถึง 15 องศา และการวางแนวสามารถตั้งค่าเป็นทิศใต้ได้

มุมความสูงของแสงอาทิตย์:มุมความสูงของดวงอาทิตย์หมายถึงความสูงของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า ซึ่งแปรผันตามเวลาและฤดูกาล ด้วยการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของมุมความสูงของดวงอาทิตย์ การเลือกความเอียงและการวางแนว โมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สามารถรับรังสีดวงอาทิตย์ได้ในระดับสูงสุดในช่วงเวลาที่ต่างกัน

การบดบังเงา:การบดบังเงาสามารถลดประสิทธิภาพการผลิตพลังงานของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ได้ เมื่อเลือกความเอียงและการวางแนว จำเป็นต้องคำนึงถึงเงาที่เกิดจากอาคาร ต้นไม้ หรือวัตถุอื่นๆ หลีกเลี่ยงหรือลดเงาสิ่งกีดขวางเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ผลกระทบของอุณหภูมิ:อุณหภูมิสูงอาจทำให้ประสิทธิภาพของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ลดลง ความเอียงและการวางแนวที่เหมาะสมสามารถช่วยกระจายความร้อนจากส่วนประกอบต่างๆ และลดผลกระทบของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า

การใช้พื้นดิน:เมื่อเลือกความเอียงและการวางแนว ให้พิจารณาการใช้งานภาคพื้นดินของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กำหนดความเอียงและการวางแนวที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากที่ดินหรือพื้นที่อาคารที่มีอยู่ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงสุด

ปรับมุมเอียงและการวางแนวของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของระบบเซลล์แสงอาทิตย์

การเพิ่มประสิทธิภาพมุมเอียง:

การปรับเปลี่ยนตามฤดูกาล:ปรับมุมเอียงของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ตามการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของสถานที่ ในฤดูหนาว การเพิ่มมุมเอียงอย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแสงแดดโดยตรง และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าในฤดูหนาว ในฤดูร้อน มุมเอียงจะลดลงเพื่อลดความร้อนสูงเกินไปของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เกิดจากแสงแดดโดยตรงในช่วงอุณหภูมิสูง

การปรับละติจูด:กำหนดมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากละติจูดของสถานที่ โดยทั่วไปแล้ว การลบมุมละติจูดประมาณ 15 องศาเป็นการตั้งค่าความเอียงที่เหมาะสมซึ่งช่วยให้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับพลังงานรังสีแสงอาทิตย์สูงสุด

สู่การเพิ่มประสิทธิภาพ:

การวางแนวทิศใต้:ในซีกโลกเหนือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะหันไปทางทิศใต้เพื่อเพิ่มการรับรังสีจากแสงอาทิตย์ให้สูงสุด การวางแนวไปทางทิศใต้ทำให้มั่นใจได้ว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะได้รับแสงแดดสูงสุดเกือบตลอดเวลา

แนวตะวันออกตะวันตก:ในบางสถานการณ์ที่จำเป็นต้องสร้างสมดุลการผลิตไฟฟ้าในตอนเช้าและช่วงบ่าย โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกวางทิศทางทั้งสองทิศทาง เพื่อเพิ่มการผลิตไฟฟ้าผ่านดวงอาทิตย์ที่เอียงในตอนเช้าและตอนเย็น

ระบบติดตาม:ใช้ระบบติดตามเพื่อปรับการวางแนวของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์โดยอัตโนมัติตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ เพื่อเพิ่มการรับรังสีจากแสงอาทิตย์ให้สูงสุด ระบบติดตามมักจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: การติดตามแกนเดียวและการติดตามแกนคู่ การติดตามแกนคู่สามารถติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ได้แม่นยำยิ่งขึ้น แต่ค่าใช้จ่ายจะสูงกว่า

การวิเคราะห์เงาและการเพิ่มประสิทธิภาพ:

หลีกเลี่ยงเงา:หลีกเลี่ยงไม่ให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ถูกบดบังด้วยเงาของอาคาร ต้นไม้ และวัตถุอื่นๆ โดยรอบ เพื่อให้มั่นใจว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถรับแสงแดดได้เต็มที่ตลอดทั้งวัน

ตัดแต่งต้นไม้เป็นประจำ:ตัดต้นไม้รอบๆ เป็นประจำเพื่อลดผลกระทบจากเงาบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์

เทคนิคการวิเคราะห์เงาและการเพิ่มประสิทธิภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบและการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดคงที่และไม่เปลี่ยนแปลงหรือไม่? แน่ใจหรือไม่ว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีรายได้สูงสุดที่มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด

มุมเอียงที่เหมาะสมหมายถึงการรับรังสีสูง แต่ยังหมายถึงพื้นที่ที่ค่อนข้างใหญ่อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ไซต์งานที่จำกัด เมื่อมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดลดลง ความจุที่ติดตั้งก็จะเพิ่มขึ้นต่อไป การลดมุมเอียงจะช่วยลดการผลิตไฟฟ้า ในขณะที่การเพิ่มกำลังการผลิตติดตั้งจะเพิ่มการผลิตไฟฟ้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเปรียบเทียบทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์เพิ่มเติมตามเงื่อนไขภายนอกเพื่อพิจารณาว่ามุมเอียงใดจะให้ผลตอบแทนสูงสุดในที่สุด แนะนำให้มุมการติดตั้งหลังคาเรียบซีเมนต์ทั่วไปมากกว่า 10 องศา ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการทำความสะอาดส่วนประกอบน้ำฝนด้วยตนเอง

มุมเอียงในการสร้างพลังงานที่เหมาะสมที่สุดไม่ได้รับการแก้ไข อันที่จริง มันเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับระยะห่างของอาเรย์ ยิ่งระยะห่างของอาเรย์มากขึ้น ค่าของมุมเอียงการสร้างพลังงานที่เหมาะสมที่สุดก็จะยิ่งใกล้กับมุมเอียงของการแผ่รังสีที่เหมาะสมที่สุด ตามทฤษฎีแล้ว หากระยะห่างมีขนาดใหญ่พอที่จะไม่มีสิ่งกีดขวางตลอดทั้งปี ค่าของทั้งสองจะเท่ากัน

เนื่องจากความไม่แน่นอนของสภาพอากาศ มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดจึงเรียกได้ว่าเป็นมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดโดยอิงจากข้อมูลในอดีตเท่านั้น ประการแรก มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับข้อมูลการแผ่รังสีในอดีต มีความแตกต่างบางประการระหว่างมุมเอียงที่เหมาะสมซึ่งคำนวณโดยใช้ข้อมูลในอดีตของ 5- ปี และ 10- ข้อมูลในอดีตของปี ประการที่สอง ข้อมูลเฉลี่ยในอดีตแสดงถึงความน่าจะเป็นสูงที่จะมีลักษณะเฉพาะของรังสีในท้องถิ่น แต่ในปีหนึ่งๆ อาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดเสมอไป

สรุป:

(1) มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดสัมพันธ์กับละติจูดทางภูมิศาสตร์ในท้องถิ่น เมื่อละติจูดทางภูมิศาสตร์ค่อยๆ เพิ่มขึ้นไปทางขั้วโลกของโลกโดยมีเส้นศูนย์สูตรเป็นจุดอ้างอิง มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดที่สอดคล้องกันก็จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเช่นกัน

(2) เมื่อมุมเอียงเพิ่มขึ้นจากแนวนอน (0 องศา ) เป็นมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด ปริมาณรังสีที่ได้รับจากพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นตามนั้น และปริมาณรังสีสูงสุดจะได้รับเมื่อถึงมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด ; เมื่อมุมเอียงยังคงเพิ่มขึ้น ปริมาณรังสีที่ได้รับจากพื้นผิวจะเริ่มลดลงอีกครั้ง ซึ่งสอดคล้องกับการผลิตไฟฟ้าที่ลดลงทีละน้อย

(3) อิทธิพลของการแผ่รังสีต่อการผลิตไฟฟ้าค่อนข้างน้อยเมื่อมุมเอียงอยู่ภายใน ± 5 องศาของมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด

(4) การออกแบบมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดนั้นจำเป็นต้องได้รับการประเมินอย่างครอบคลุมตามเงื่อนไขของสถานที่ติดตั้งและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของแผนหรือไม่ และไม่ควรได้รับการออกแบบแบบสุ่มสี่สุ่มห้า

(5) การปรับระยะห่างและมุมเอียงให้เหมาะสม ช่วยให้สามารถปรับปรุงความประหยัดและการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ