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經濟部能源局『陽光屋頂百萬座』計劃

太陽能必備常識:太陽能面板的方位角與傾斜角度

目前建設一個太陽能發電系統的成本還是較高,從現階段的太陽能發電成本來看,其花費在太陽電池組件的費用大約為30~40%,因此,為了更加充分有效地利用太陽能,如何選取太陽電池方陣的方位角與傾斜角是一個十分重要的問題。


方位角
 - 太陽能面板的方位角是面板的垂直面與正南方向的夾角(向東偏設定為負角度,向西偏設定為正角度)。

 一般情況下,朝向正南(即垂直面與正南的夾角為0°)時,太陽電池發電量是最大的。在偏離正南(北半球)30°度時,的發電量將減少約10%~15%;在偏離正南(北半球)60°時,的發電量將減少約20%~30%。但是,在晴朗的夏天,太陽輻射能量的最大時刻是在中午稍後,因此方位稍微向西偏一些時,在午後時刻可獲得最大發電功率。在不同的季節,太陽電池的方位稍微向東或西一些都有獲得發電量最大的時候。

設置場所受到許多條件的制約,例如,在地面上設置時土地的方位角、在屋頂上設置時屋頂的方位角,或者是為了躲避太陽陰影時的方位角,以及佈置規劃、發電效率、設計規劃、建設目的等許多因素都有關係。 如果要將方位角調整到在一天中負荷的峰值時刻與發電峰值時刻一致時,請參考下述的公式。至於並網發電的場合,希望綜合考慮以上各方面的情況來選定方位角。

方位角=(一天中負荷的峰值時刻(24小時制)-12)×15+(經度-116)

 


傾斜角
 - 傾斜角是太陽電池平面與水準地面的夾角,並希望此夾角是方陣一年中發電量為最大時的最佳傾斜角度。

一年中的最佳傾斜角與當地的地理緯度有關,當緯度較高時,相應的傾斜角也大。但是,和方位角一樣,在設計中也要考慮到屋頂的傾斜角及積雪滑落的傾斜角(斜率大於50%-60%)等方面的限制條件。對於積雪滑落的傾斜角,即使在積雪期發電量少而年總發電量也存在增加的情況,因此,特別是在並網發電的系統中,並不一定優先考慮積雪的滑落,此外,還要進一步考慮其它因素。

對於正南(方位角為0°度),傾斜角從水準(傾斜角為0°度)開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時,其日射量不斷增加直到最大值,然後再增加傾斜角其日射量不斷減少。特別是在傾斜角大於50°~60°以後,日射量急劇下降,直至到最後的垂直放置時,發電量下降到最小。從垂直放置到10°~20°的傾斜放置都有實際的例子。對於方位角不為0°度的情況,斜面日射量的值普遍偏低,最大日射量的值是在與水平面接近的傾斜角度附近。以上所述為方位角、傾斜角與發電量之間的關係,對於具體設計某一個方陣的方位角和傾斜角還應綜合地進一步同實際情況結合起來考慮。

 

 

 - 壽豐國中對傾斜角的實驗:傾斜角為太陽與太陽能板垂直時為最大發電量(按此看實驗結果)
  - 參考網頁:綠能趨勢網(按此)