光伏发电 太阳方位角的计算方法

太阳板倾角=90度—当地的太阳高度角

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。

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

光伏发电量计算公式是L=Q×S×η1×η。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。

光伏发电量的原理

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。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。

由于中国在北半球，太阳能板安装的方位是朝向正南方向，倾斜40~45度。这样，可以在一整天中获得充足的阳光照射。

安装太阳板时最好选择开阔地方，城市中要注意经常清扫上面的灰尘或积雪。