本發(fā)明涉及太陽能電池板的安裝方法，尤其是涉及一種加可以低成本、不經(jīng)過培訓(xùn)就能安裝和調(diào)整能獲得最佳發(fā)電量的太陽能電池板的角度的快速確定太陽能電池板安裝角度的方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池板是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，相對于普通電池和可循環(huán)充電電池來說，太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。太陽能電池板在面向太陽，使得入射光線垂直于電池板表面時，能夠獲得最大發(fā)電量。傳統(tǒng)大型太陽能發(fā)電站，以全年發(fā)電量最大為目標(biāo)計算太陽能電池板安裝角度，采用專業(yè)的計算軟件和角度測量工具，以及安裝設(shè)備使得太陽能電池板的朝向和角度達(dá)到最佳。

但在小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，尤其是小型離網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，這種方法存在幾個問題：

1.專業(yè)的計算軟件、角度測量工具和安裝設(shè)備成本較高，用于小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)性價比低，且安裝人員需經(jīng)事先培訓(xùn)才能操作設(shè)備；

2.計算軟件需要運行在電腦上，且需要一定的相關(guān)知識才能正常使用，在小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛的東南亞及非洲地區(qū)，用戶文化水平普遍較低，難以操作類似軟件；

3.計算軟件以全年發(fā)電量或者指定時間段發(fā)電量最大為目標(biāo)，而小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要以每月甚至每時發(fā)電量最大為目標(biāo)調(diào)整太陽能電池板安裝和調(diào)整角度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明目的在于提供一種可以低成本、不經(jīng)過培訓(xùn)就能安裝和調(diào)整能獲得最佳發(fā)電量的太陽能電池板的角度的快速確定太陽能電池板安裝角度的方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種快速確定太陽能電池板安裝角度的方法，包括如下步驟：

(1)利用智能終端采集安裝地的經(jīng)緯度；

(2)在智能終端上選擇或輸入安裝所要求的時間段；

(3)智能終端根據(jù)經(jīng)緯度查出安裝地在該時間段的陽光照射的角度情況，并根據(jù)安裝地在該時間段的陽光照射角度計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度，從而使太陽能電池板在該時間段的理想發(fā)電量最高。

作為一種優(yōu)選方式，還包括如下步驟：

(4)采集智能終端平面的實時朝向和角度，并與步驟(3)中的安裝朝向和角度在智能終端上顯示；

(5)當(dāng)智能終端平面的實時朝向和角度與步驟(3)中的安裝朝向和角度重疊時進行提示。

作為一種優(yōu)選方式，所述時間段為當(dāng)前時間、當(dāng)月、當(dāng)季或當(dāng)年。

作為一種優(yōu)選方式，所述步驟(3)中，首先檢測智能終端是否連接互聯(lián)網(wǎng)；如連接互聯(lián)網(wǎng)則將經(jīng)緯度和時間段通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給服務(wù)器，由服務(wù)器根據(jù)安裝地在該時間段的陽光照射角度計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度信息并返回給智能終端；如沒有連接互聯(lián)網(wǎng)則智能終端采用本身貯存的數(shù)據(jù)根據(jù)經(jīng)緯度查出安裝地在該時間段的陽光照射的角度情況，從而計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度；使太陽能電池板在該時間段的理想發(fā)電量最高。

作為一種優(yōu)選方式，所述步驟(4)中，采集智能終端平面的實時朝向和角度，并與步驟(3)中的安裝朝向和角度在智能終端上以3d狀態(tài)顯示。

作為一種優(yōu)選方式，所述步驟(5)中，當(dāng)智能終端平面的實時朝向和角度與步驟(3)中的安裝朝向和角度重疊時進行圖像或/和聲音提示。

作為一種優(yōu)選方式，所述智能終端為智能手機或平板電腦。

作為一種優(yōu)選方式，所述智能終端上設(shè)置有g(shù)ps定位模塊。

作為一種優(yōu)選方式，所述智能終端上設(shè)置有電子羅盤。

本發(fā)明采用智能終端作為平臺，設(shè)計app軟件，該軟件通過gps定位模塊獲取當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，根據(jù)經(jīng)緯度計算當(dāng)日或某一時間段內(nèi)的最佳太陽能電池板安裝朝向和安裝角度，采用圖形化方法將合適的水平角度和朝向顯示在智能終端屏幕上，用戶可根據(jù)屏幕指示，調(diào)整太陽能電池板角度，以獲得最佳的太陽能發(fā)電量。采用本發(fā)明可以低成本、不經(jīng)過培訓(xùn)就能安裝和調(diào)整能獲得最佳發(fā)電量的太陽能電池板的角度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

一種快速確定太陽能電池板安裝角度的方法，參考圖1，包括如下步驟：

(1)利用安裝有g(shù)ps定位模塊和電子羅盤的智能手機采集安裝地的經(jīng)緯度；

(2)在智能手機上選擇或輸入安裝所要求的時間段(如當(dāng)前時間、當(dāng)月、當(dāng)季或當(dāng)年等)；

(3)智能手機根據(jù)經(jīng)緯度查出安裝地在該時間段的陽光照射的角度情況，并根據(jù)安裝地在該時間段的陽光照射角度計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度，從而使太陽能電池板在該時間段的理想發(fā)電量最高；

(4)采集智能手機平面的實時朝向和角度，并與步驟(3)中的安裝朝向和角度在智能手機上顯示；

(5)當(dāng)智能手機平面的實時朝向和角度與步驟(3)中的安裝朝向和角度重疊時進行提示。

本方法采用具備電子羅盤和gps定位模塊的智能手機作為平臺，設(shè)計app軟件，該軟件通過gps定位模塊獲取當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，根據(jù)經(jīng)緯度計算當(dāng)日或某一時間段內(nèi)的最佳太陽能電池板安裝朝向和安裝角度，采用圖形化方法將合適的水平角度和朝向顯示在手機屏幕上，用戶可根據(jù)屏幕指示，調(diào)整太陽能電池板角度，以獲得最佳的太陽能發(fā)電量。采用本方法，可以低成本，不經(jīng)過培訓(xùn)就能安裝和調(diào)整太陽能電池板的角度，以獲得最佳發(fā)電量。

其中的計算原理：

1、太陽與地球的運動軌跡：

地球具有相對于太陽的公轉(zhuǎn)運動以及自身的自轉(zhuǎn)運動；地球公轉(zhuǎn)就是地球按一定軌道圍繞太陽轉(zhuǎn)動，地球公轉(zhuǎn)是一種周期性的圓周運動，如果采用恒星年作地球公轉(zhuǎn)周期的話，那么地球公轉(zhuǎn)的平均角速度就是每年360°，也就是經(jīng)過365.2564日地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一圈，在一年中的任意時刻，太陽與地球的相對位置是固定的；同時地球繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)，平均角速度為每小時轉(zhuǎn)動15度，即1天24小時自轉(zhuǎn)一周；地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)總是保持基本不變的規(guī)律，所以從地球角度看太陽的運動軌跡總是每天東起西落，而一年中有南北變化，周而復(fù)始。

2、最佳安裝角度計算原理：

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，其界面接收光照強度直接影響著光伏太陽能電池板發(fā)電的大小，光照越強，發(fā)電量越大，所以在確定最佳安裝角度時，需要計算的是太陽能電池板安裝平面能夠得到最大光照強度的平面角度；由于地球與太陽的運動規(guī)律可以知道，在一年內(nèi)的某一具體時刻，太陽光線的入射方向是確定的，所以要確定太陽能電池板的最佳安裝角度只需要計算出此時的太陽入射角度并確保太陽能電池板安裝方向與太陽入射角度垂直即可，而在一個時間段中，則需要考慮當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)并計算安裝平面的平均輻照強度，找出能夠得到最大輻照強度的安裝角度。

1)、某一時刻的最佳安裝角度

根據(jù)最佳安裝角度確定原理，在某一具體時刻只需要計算出太陽入射方向與該地水平面之間的角度(太陽高度角)即可以找到最佳安裝角度。

對于地球上的某個地點，太陽高度角是指太陽光的入射方向和地平面之間的夾角，即某地太陽光線與通過該地與地心相連的地表切面的夾角，其計算公式如下：

sinh＝sinφsinδ+cosφcosδcost

δ表示太陽赤緯，即太陽直射點的緯度，是太陽直射方向與地球公轉(zhuǎn)軌道面的夾角，由地球公轉(zhuǎn)導(dǎo)致，以年為周期，在+23°26′與-23°26′的范圍內(nèi)移動。

t表示地方時，地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的角度變化，地球自轉(zhuǎn)一周為24小時，繼而每小時轉(zhuǎn)動的時角為15度。

φ表示安裝地點的地理緯度，以赤道為0度，向南北各90度。

正午時太陽高度角最大，此時的時角定義為0，所以正午時的太陽入射角為：

sinh＝sinφsinδ+cosφcosδ＝cos(φ－δ)

由上可以得到一年中任意地點正午的太陽高度角h；而太陽能電池板的最佳的安裝平面則為垂直于太陽入射方向的平面，即安裝角度與水平地面的夾角q為90°-h；

2)、某一段時期內(nèi)的最佳安裝角度

由于太陽能電池板安裝后不會時刻調(diào)整角度跟隨太陽入射方向變化，所以在確定太陽能電池板安裝角度時需要計算出某個安裝角度下一段時期太陽輻照強度的平均值，取能得到最大平均輻照強度的安裝角度為最佳安裝角度。

太陽輻射到地球需要穿過云層大氣，而各地氣候條件不同，一年四季變換無常，導(dǎo)致地球上各處接收到的太陽輻射是時刻變化的，為此在計算一段時期內(nèi)的平均輻照強度時，以月為最小時間單位，直接采用全球氣象數(shù)據(jù)在水平面上的平均輻照強度計算，由于太陽能電池板安裝不是與地面平行，在得到水平面輻照強度idh的情況下，需要將其轉(zhuǎn)換為太陽能電池板安裝平面上的輻照強度idq；

計算任意斜面上的太陽輻照強度：

假設(shè)太陽高度角為h，斜面與水平面角角為θ，太陽光線垂直面上的輻照強度為idn；

則通過三角關(guān)系可以得到

sinh＝idn/idh；

sin(h+θ)＝idn/idq；

通過運算轉(zhuǎn)換可以得到

idq＝idh*sinh/sin(h+θ)

其中，idh為水平面輻照強度、idn垂直入射面輻照強度、idq任意斜面輻照強度。

計算太陽入射高度：

一天中從早到晚太陽掃過的時角是均勻變化的，取一天的正午計算太陽入射角h；

sinh＝sinφsinδ+cosφcosδ＝cos(φ－δ)

φ為當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥戎?/p>

δ為確定時間的太陽赤緯值

確定太陽赤緯值：

因赤緯值日變化很小，一年內(nèi)任何一天的赤緯角δ可用下式計算：

sinδ＝0.39795cos[0.98563(n-173)]

式中n為日數(shù)，自每年1月1日開始計算。

計算斜面上該時間段內(nèi)的輻照強度總和：

∑idq(θ)＝idh[t]*sinh[t]/sin(h[t]+θ)

t為指定時間段，以天為單位

idh[t]為指定時間段內(nèi)水平面月平均輻照強度

h[t]為指定時間段內(nèi)每天正午的太陽入射角

θ斜面傾斜角：按照1度間隔取值，從0--90度分別計算

比較計算結(jié)果∑idq(0)---∑idq(90)，找出能得到最大輻照強度的斜面傾斜角即為這段時間內(nèi)的最佳安裝角度。

3、手機界面顯示及軟件實現(xiàn)

將最佳安裝角度計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為用戶直接使用的界面顯示，將智能手機平貼在太陽能電池板上，使智能手機和太陽能電池板在同一平面，通過手機的三軸定位，在太陽能電池板調(diào)整時帶動手機旋轉(zhuǎn)的同時調(diào)整顯示角度，讓用戶最終通過觀察手機角度的調(diào)整來確定太陽能電池板的安裝角度，達(dá)到直觀易用的目的。

在一快速確定太陽能電池板安裝角度的方法的實施例中，參考圖1，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，步驟(3)中，首先檢測智能手機是否連接互聯(lián)網(wǎng)；如連接互聯(lián)網(wǎng)則將經(jīng)緯度和時間段通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給服務(wù)器，由服務(wù)器根據(jù)安裝地在該時間段的陽光照射角度計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度信息并返回給智能手機；如沒有連接互聯(lián)網(wǎng)則智能手機采用本身貯存的數(shù)據(jù)根據(jù)經(jīng)緯度查出安裝地在該時間段的陽光照射的角度情況，從而計算出太陽能電池板的安裝朝向和角度；使太陽能電池板在該時間段的理想發(fā)電量最高。

在一快速確定太陽能電池板安裝角度的方法的實施例中，參考圖1，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，步驟(5)中，當(dāng)智能手機平面的實時朝向和角度與步驟(3)中的安裝朝向和角度重疊時進行圖像或/和聲音提示。

以上是對本發(fā)明快速確定太陽能電池板安裝角度的方法進行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。