论文总字数：11181字

目录

1研究意义 1

2国内外研究现状 1

3数据处理与计算原理 2

3．1原始数据处理 2

3．2计算方法与原理 2

3．3模型中参数的计算 3

3．3．1太阳赤纬角 3

3．3．2水平面上的日落时角 4

3．3．3倾斜面上的日落时角 4

4软件实现 4

4．1基于VB可视化界面的软件实现 4

4．2基于地图可视化的软件实现 6

5计算结果分析 8

6结论 11

参考文献 11

致谢 13

基于GIS的光伏电池最佳角度计算研究

李欢欢

，China

Abstract：Solar energy as a highly efficient renewable resources, in our lives, many places can see the use of solar energy, people in the production and life are trying to maximize the realization of solar photovoltaic power generation. In this paper, the best angle of solar photovoltaic cells is studied. According to the models proposed by Klien and Theilacker, the solar radiation is used to calculate the amount of solar radiation on the inclined surface. The use of Visual Basic software to call the radiation database and the ESRI Engine control is used to realize the solar photovoltaic cell The calculation of the best installation angle, and finally based on the calculation results of the program analysis of the best angle of solar photovoltaic cells in some of China's major cities in the time and space changes.

Key words： GIS; optimal inclination; solar radiation; Photovoltaic Cells

1研究意义

太阳能现在作为一种新型能源，既环保又高效，满足了未来能源的空缺，然而如何能更加高效的利用太阳能是我们一直要研究的问题，本次研究的是确定太阳能光伏电池的最佳倾斜角度，而我们要研究的这个最佳倾斜角度在某种意义来说就是我们所要太阳能可以最高效的被我们所利用，综合考虑各种因素，可以节约更多的成本，达到人类利益最大化，这就是本次所要研究的目的。

太阳是一个巨大的能源库，在所有的可再生能源中，太阳能是最直接最可行的一种能源，人类想要更加高效的利用太阳能，就必须研究具体位置和具体环境所在的一些条件下，如何把太阳能更高效的利用，而太阳能光伏电池就是需要确定一个最佳倾角，使得太阳能可以更加高效的使用，这个角度设立的条件与多种因素有关，我们需要考虑各种因素，但是本身对于不可控制的因素我们要尽可能的满足，一切的科技都是为了全世界的人们更加高效的生活，所以，当这个问题在我们生活中时，我们必须精确的解决，而为了我们可以更加方便，是我们一方面研究的意义，与此同时而为了方便使用太阳能，我们研究全国不同经纬度和不同地区的太阳能光伏电池最佳角度，并在GIS平台得出简单易于操作的地图，方便了安装太阳能光伏电池而确定最佳倾斜角度的步骤，节约了成本，使得我们的生活更加方便，随着技术的进步，相信在未来我们还可以更加高效的使用太阳能，为人类的生活更好的服务。

2国内外研究现状

当电力，煤炭，石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，太阳能资源成为寻求经济发展的新动力。欧洲的一些高水平的核研究机构也开始转向可再生资源。太阳电池生产主要分布在日本，欧洲和美国，我国对太阳能电池的研究起步晚，但目前我国已经成为全球主要的太阳能电池生产国。中国已经成功超越欧洲和日本，成为太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角，环渤海，珠三角，中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。

太阳能光伏电池依靠太阳能发出的能量，如何提高效率和降低成本是制约光伏电发电的难点问题，最佳倾斜角的研究国内外都有人进行过探索。KSCIRAM，SIMSEKM，BABUR Y通过建模和寻优得到适合土耳其Sanliurfa地区获取年辐射量最大的倾角^[1]；过高辉等^[2]认为倾角等于当地纬度时最佳；刘祖明，廖华，李耀飞等^[3]针对负荷全年均衡分布的系统，提出在确定最佳倾角时应该综合考虑方阵上太阳辐射照度的连续性，均匀性和极大性；朱超群，虞静明^[4]在散射辐射各向同性的假定下，推导出了南向倾斜面上平均太阳辐射的最佳倾角公式；杨金焕，毛家俊，陈中华^[5]针对均衡性，季节性和临时性三种负载的特点，根据Hay的天空散射辐射各向异性的模型，计算了倾斜而上的太阳辐射照量，给出了夏季型，冬季型负荷的参考倾角；顾超等^[6]针对独立光伏发电系统提出了最佳倾角的新定义，并用上海市太阳能辐射月平均数据进行了计算分析；季杰等^[7]根据香港 1989 年室外气象参数，分别对香港建筑的东、南、西 3 个朝向立面有自然通风与无自然通风的光伏墙体的发电性能和得热量进行了全年的数值模拟计算。

3数据处理与计算原理

3．1原始数据处理

影响最佳倾角的因素不仅与散射辐射、水平面直接辐射和总辐射有关，还和地理位置有关^[8]，因此我们在中国气象科学数据共享服务网下载得到的数据，包括全国主要城市1971—2000年的辐射数据，即散射辐射、水平面直接辐射、总辐射，以及各城市的位置，在计算之前，我们需要把这些辐射数据录入Access数据库，细观察这些数据后，发现本数据集中统计的总辐射、水平面直接辐射和散射辐射资料除了个别城市不完整以外，其它城市的辐射数据都基本完整，所以在处理这些数据的时候，只需要把辐射数据完整的城市录入到Access数据库。

3．2计算方法与原理

通常气象台站提供的是水平面上的太阳辐照量，需要将其换算成倾斜方阵面上的辐照量，为了将水平面上的月平均太阳辐照量换算成倾斜面上月平均太阳辐照量，依然不少人还一直用Liu和Jordan提出的计算方法^[9，10]，这种方法虽然计算比较方便，但实际上只有在一年中的太阳二分点(3 月份和 9 月份的春秋分 )才是正确的^[11]。另外，Hay^[12]、Klucher^[13]、Perez^[14]等也分别提出了天空散射各向异性模型的计算方法，对于这些模型，我们可根据实际情况需要进行选择。

由于Liu和Jordan提出的计算方法的缺点，因此我们为了将水平面上的月平均太阳辐照量换算成倾斜面上月平均太阳辐照量，选择了国际通用的计算方法，即Klien和 Theilacker提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量^[15]，公式如下：

（1）

该公式中的参数意义如下

：代表倾斜面上的月平均太阳总辐照量；