Page 35 - 理化检验-物理分册2019年第二期

马 宁, 等: 积雪覆盖对光伏方阵辐照度的影响

±４° 以内, 可以使光在雪中投射路程引起的误差分
别控制在 ±０．１２％ 和 ±０．２４％ 以内.
通过计算太阳高度角α 和方位角γ , 决定测量
的时刻.太阳位置计算有几个关键值, 分别是赤纬
,
角δ , 时角ω , 真太阳时t s 时差e .
赤纬 角 δ 采 用 S p encer 提 出 的 精 确 计 算 公 式
( 最大计算误差为 ０．００３５rad ) 计算
(
δ＝ ０．００６９１８－０．３９９９１２cosΓ ＋
０．０７０２５７sinΓ －０．００６７５８cos２Γ ＋
０．０００９０７sin２Γ －０．００２６９７cos３Γ ＋

０．００１４８０sin３Γ ) １８０ ( １ )
图 １ 积雪覆盖影响测试系统 π
Fi g 敭１ Snowcoverin g im p acttests y stem 式中: Γ 为日角, 单位为rad ( 弧度).
国计量院计量校准. ２π ( d n －１ )
Γ ＝ ( ２ )
２ 测试地点 ３６５
式中: d n 为一年中某一天的顺序数, 在这里 d n＝８ .
测试在国家光伏质检中心户外实证基地( 银川) 真太阳时t s 计算公式为
进行, 该 基 地 是 国 家 光 伏 质 检 中 心 ( CPVT ) 投 资 ( L －L s ) e
t s＝ t± ＋ ( ３ )
３５００ 余万元, 于２０１６ 年１０ 月初步建成的专业光伏 １５ ６０
户外实证测试基地, 位于宁夏回族自治区首府银川 式中: 测量地点在东半球, 取 ＋ ; t 为当地地区标准
市, 东 经 １０６°０′５２．２７″ , 北 纬 ３８°３６′５６．７７″ , 海 拔 时间, 我国为北京时间; L 为当地地理经度; L s 为当
１１８０m .银川市光照资源丰富, 属于我国太阳辐射 地地区标准时间位置的地理经度, 我国北京时间 L s
的I类地区, 年平均日照时间 ２８００~３０００h , 对应 为陕西蒲城授时中心经度, 即东经 １２０° .
条件测量的太阳光谱是中国最接近 AM１．５ 标准光 时差e 计算公式为
谱的地区之一, 气象环境变化丰富, 非常适宜户外实 e＝ ９．８７sin２B －７．５３cosB －１．５sinB ( ４ )
证测试. ３６０ ( n－８１ )
B ＝ ( ５ )
３６４
３ 测试时间、 条件和过程 式中: n 为一年中某一天的序号, 这里n＝８ .

２０１８年 １ 月 ４－７ 日, 银川地区普降小到中雪, 时角ω 正午为零, 下午 为正, 上 午为负.地球
光伏组件表面积雪厚度超过 １００mm .测试于雪后 自转一周为 ３６０° , 相应时间为 ２４h , 所以时角单位
第二天( ２０１８ 年 １ 月 ８ 日) 进行, 天气晴朗. 可以是时、 分、 秒, 也可以是度、 分或者弧度.
测试之前, 先对系统进行零点修正工作, 主要 太阳高度角α 计算公式为

是调整全 向 辐 照 计 的 安 装 角 度, 确 保 两 台 传 感 器 sinα＝ sin ϕ sin δ＋cos ϕ cos δ cos ω ( ６ )
安装角度 保 持 一 致, 方 向 正 南. 在 没 有 任 何 遮 挡 式中: 为当地地理纬度.
ϕ
的 情 况 下, 两 台 传 感 器 测 量 值 偏 差 保 持 在 太阳方位角γ 计算公式为

－２ 以内.测试模拟的光伏方阵倾角是银 cotγ＝ sin ϕ cotω－cos ϕ tanδ cosω ( ７ )
±３ W m
川当地年最 佳 倾 角 ４０° 方 向 正 南. 由 于 不 同 太 阳 根据上述公式, 使用 Labview 编程, 经过计算
入射角在同一厚度积雪中传播路径的长短是不同 当地正午时刻为北京时间 １３ : ０２ , 此时太阳高度角
的, 会对测量结果产生较大影响, 所以测试的时间 ３１° , 方向正南( 方位角 ０° ), 如图 ２ 所示.测试条件
点选在当地正午, 太阳正南直射的时刻, 此时太阳 见表 １ .
高度角变 化 很 小, 带 来 的 偏 差 也 会 非 常 小. 由 于 积雪覆盖收集装置内的雪是自然积雪, 松散程
太阳是时 刻 在 运 动 的, 需 要 对 太 阳 高 度 角 和 方 位 度及厚度与光伏方阵表面积雪情况完全一样, 积雪
角变化范 围 进 行 精 确 计 算, 测 试 持 续 的 过 程 尽 可 厚度 １３０mm .测试先从 １３０mm积雪厚度开始, 然
能短, 确保太阳高度角变化在 ±２° , 方位角变化在 后人工降低积雪厚度, 每次减小 １０ mm 逐次测量.
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