(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210791919.1 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 湖南科技学院 地址 425199 湖南省永州市零陵区杨梓塘 路130号 (72)发明人 刘志壮　张文昭　程文志　杨钰　 李马成　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种固定式光伏板安装最佳倾角计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种固定式光伏板安装最佳倾 角计算方法， 包括对固定式光伏板安装最佳倾角 和方位角计算方法， 其中光伏板安装最佳倾角包 括对太阳入射角跟纬度和日期关系、 光伏板安装 最佳倾角的计算； 由太阳入射角 跟纬度、 日期关 系式， 结合纬度不同的地点全年太阳辐射月总量 分布关系数据， 得出单位面积的光伏板全年接收 太阳辐射总量与纬度、 倾角的关系， 并由此关系 式计算得到纬度2 0º‑40º区域倾角比纬度小5 º左 右为最佳倾角； 由光伏发电经验 数据得出方位角 正南偏西6º左右发电效率 最高。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115130245 A 2022.09.30 CN 115130245 A 1.一种固定式光伏板安装最佳倾角计算方法， 其特征是包括固定 式光伏板安装最佳倾 角计算方法和方位角计算方法， 其中光伏板安装最佳倾角计算方法包括对太阳入射角跟纬 度与日期关系计算、 光伏板安装最佳倾角的计算； 太阳入射角跟纬度、 日期关系的计算， 即太阳入射角随纬度变化和随日期变化规律的 计算， 包括 步骤1～步骤7； 步骤1： 计算太阳入射角与纬度的关系， 将太阳入射光线与地平面之间的夹角定义为太 阳入射角， 用 表示， 当太阳直射赤道地平面时在纬度为 区域太阳入射角为 ； 步骤2： 计算赤道处太阳入射角与日期的关系， 由于地球绕太阳公转和地球自转原因， 每年春分日太阳直射赤道， 然后太阳逐日向北移动， 直到夏至日太阳直射北回归线 （北纬 23.26º） ， 然后逐日向南移动， 秋分日太阳回到赤道上 空， 再继续向南移动， 冬至日太阳直射 南回归线 （南纬23.26 º） ， 以日为横坐标， 以春分日为横坐标原点， 以日为单位， 赤道处的太 阳入射角随日期变化成正弦曲线变化， 可以表示 为： ， 在上式中，t为时间轴， 以日为单位， 春分为时间坐标原点， 变化范围为1～3 65； 步骤3： 以每年1月1日为每年第1日， 春分日为第79日左右， 则赤道处的太阳入射角随日 期变化可以表示 为： ， 步骤4： 计算不同纬度地区太阳入射角 与纬度、 日期关系， 北半球任意纬度 ， 每年第1 日到第365日太阳入射角 可以表达为： ， 计算光伏板安装最佳倾角方法包括 步骤5、 6、 7， 步骤5： 计算太阳入射角与光伏板倾角、 纬度、 日期的关系， 将光伏板与地平面的夹角称 为光伏板倾角， 用 表示， 由太阳入射角 与倾角 、 纬度 的几何关系可知， 太阳入射角 与倾角 、 、t的关系可以由步骤4的等式推算得 出为： ， 步骤6： 计算单位面积光伏板日接收太阳辐射量， 假设在纬度 、 任意日t， 太阳入射角 为90°时， 光伏板单位面积日接收辐射量为 A0， 则太阳入射角为 、 在同一纬度单位面积的 光伏板所接收太阳辐射可以表达为 ， 将步骤5的等式代入此式可 得：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130245 A 2， 步骤7： 计算单位 面积光伏板全年接收太阳辐射总量 Q为： ， t为1至365的整数， 所以， 将步骤6的等式代入到步骤7的等式， 并采用求和代替积分简 化等式， 以便计算机编程， 求和等式表示 为： ， Q为单位面积光伏板全年接收的太阳能辐射总量 值； 在上式中， 当纬度 一定时， 由0º～90º范围取值， 可以找到使 Q值获得最大的最佳倾 角 ， 即在纬度为 时， 光伏板倾角为 时， 单位面积光伏 板全年接收太阳辐射总量最大， 发电量最高； 现以纬度是 的某地为例进行计算， 将单位 面积光伏板 接收太阳辐射总量： ； 假设某地1月 ‑12月太阳辐射月总量分别是 A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12， 单 位： MJ/m2； 用Ai表示某月太阳辐射总量， i∈(1,12)， 以 d表示某月的总天数， 以月平均 代入上式得， ， 对此式采 用C语言编程， t按日采用等距离散点方式计算每平方米光伏板年接收太阳辐射能量总值随 变化曲线； 计算过程是： 用具体纬度数值代入， 倾角 在0°～70°范围取值， 倾角 按 步距1°每递增时， 日期 t由1～365按步距1日间距， Ai和d分别为1月 ‑12月的太阳辐射总量和 天数； 每增加1 °倾角， 按此等式由程序完成对光伏板全年接收太阳辐射总量 Q的计算， 再由 程序找出 Q值最大时的倾角 值， 即为最佳倾角。 2.根据权利要求1所述的一种固定式光伏板安装最佳倾角计算方法， 其特征是计算光 伏板方位角方法采用经验数据计算， 每日太阳辐射峰值时间比正午时间晚0.4 h， 按地球自 转每小时15 º计算， 即相当于经度偏西 6º； 安装光伏板时， 北纬20 º以上， 方位角由正南偏西 6 º为最佳。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130245 A 3