四、实训步骤通过查阅资料、理论计算确定太阳能电池板和集热器的方位角、倾斜角，并通过太阳能照度计进行实际的确定。确定好太阳能板的方位角和倾斜角度后，把太阳能组件支架安装起来，并按确定的角度将太阳能电池板固定在支架上面。1、最佳的方位角和倾斜角确定，通过查阅相关的资料，对太阳能电池板的方位角和倾斜角度进行理论计算，并结合实际情况，通过太阳能照度计最终确定出最佳的方位角和倾斜角。2、太阳能组件支架的安装及太阳能板的固定。3、太阳能电池板特性分析。4、太阳能集热器支架的组装及热水器的安装。5、链接电源保证系统的通畅运行。五、实训报告撰写1、在上课之前撰写原理部分，可以选择性抄录；2、记录自己现场系统组装步骤，对关键步骤需要图片；3、自己到网络上查找太阳能集热系统的其它应用原理及方法（至少一种），并将自己查到的材料撰写子实训报告当中；4、记录自己安装过程当中出现的故障及错误；5、对自己的安装失误进行分析和评价。六、注意事项1、在支架安装过程中，注意安全，避免受伤。2、在整个实验过程中，应小心、轻放，避免太阳能电池板表面被磨损。3、电池板方位的调节，保证水泵能够正常运行。4、太阳能热水系统运行之后不能用手抚摸表面，以免被烫伤。七、思考题1、蓝钛膜太阳能热水系统的集热效率为什么会比提钒尾渣太阳能集热系统的热效率高？2、太阳能集热器的集热原理是是什么？15
15 四、实训步骤 通过查阅资料、理论计算确定太阳能电池板和集热器的方位角、倾斜角，并通过太阳能 照度计进行实际的确定。确定好太阳能板的方位角和倾斜角度后，把太阳能组件支架安装起 来，并按确定的角度将太阳能电池板固定在支架上面。 1、最佳的方位角和倾斜角确定，通过查阅相关的资料，对太阳能电池板的方位角和倾 斜角度进行理论计算，并结合实际情况，通过太阳能照度计最终确定出最佳的方位角和倾斜 角。 2、太阳能组件支架的安装及太阳能板的固定。 3、太阳能电池板特性分析。 4、太阳能集热器支架的组装及热水器的安装。 5、链接电源保证系统的通畅运行。 五、实训报告撰写 1、在上课之前撰写原理部分，可以选择性抄录； 2、记录自己现场系统组装步骤，对关键步骤需要图片； 3、自己到网络上查找太阳能集热系统的其它应用原理及方法（至少一种），并将自己查 到的材料撰写于实训报告当中； 4、记录自己安装过程当中出现的故障及错误； 5、对自己的安装失误进行分析和评价。 六、注意事项 1、在支架安装过程中，注意安全，避免受伤。 2、在整个实验过程中，应小心、轻放，避免太阳能电池板表面被磨损。 3、电池板方位的调节，保证水泵能够正常运行。 4、太阳能热水系统运行之后不能用手抚摸表面，以免被烫伤。 七、思考题 1、蓝钛膜太阳能热水系统的集热效率为什么会比提钒尾渣太阳能集热系统的热效率 高？ 2、太阳能集热器的集热原理是是什么？
实训三太阳能光伏发电系统的拆分和组装实训(学时：8学时)一、实训目的1、了解太阳能光伏电池发电的基本原理；2、掌握太阳能独立光伏发电系统组件的布置方式及特点；3、了解独立发电系统和并网发电系统的差别。二、实训内容及原理1、固定安装式太阳电池阵列(1）太阳能电池的固定安装大多数太阳电池采用固定安装，为了获得较强的太阳光辐射，由电池组件组成的电池板应向南方倾斜（北半球），用支架支撑固定，与地面角度为本地纬度值最好，对于在屋顶安装，也要尽量满足这个要求。图13是常用的地面安装固定方式示意图，采用双排立柱（支架）固定电池板。太阳电池组件支架混凝土基础图13.双排立柱固定安装太阳电池组件固定安装费用少，结实可靠，图14是网络上的大型太阳电池方阵照片，是由许多固定安装的太阳能电池阵列组成。太阳能光伏电站往往由多块电池阵列组成，阵列间的距离对电站的输出功率和转换效率16
16 实训三 太阳能光伏发电系统的拆分和组装实训 （学时：8 学时） 一、实训目的 1、了解太阳能光伏电池发电的基本原理； 2、掌握太阳能独立光伏发电系统组件的布置方式及特点； 3、了解独立发电系统和并网发电系统的差别。 二、实训内容及原理 1、固定安装式太阳电池阵列 （1）太阳能电池的固定安装 大多数太阳电池采用固定安装，为了获得较强的太阳光辐射，由电池组件组成的电池板 应向南方倾斜（北半球），用支架支撑固定，与地面角度为本地纬度值最好，对于在屋顶安 装，也要尽量满足这个要求。图 13 是常用的地面安装固定方式示意图，采用双排立柱（支 架）固定电池板。 图 13. 双排立柱固定安装太阳电池组件 固定安装费用少，结实可靠，图 14 是网络上的大型太阳电池方阵照片，是由许多固定 安装的太阳能电池阵列组成。 太阳能光伏电站往往由多块电池阵列组成，阵列间的距离对电站的输出功率和转换效率
有较大的影响，如安装不妥，后排的太阳光将被前排遮挡。与阵列间距密切相关的是太阳高度角。太阳高度角是指对于地球上的某个地点在某一时刻太阳光的入射方向线和地平面之间的夹角；太阳方位角是阳光的入射方向线在地面的投影线与南北方向线间的夹角。图14.大型太阳电池方阵图15是计算太阳能电池板间距的示意图，L为电池阵列的高度，其南北方向影子的长度为Ls（到后面阵列的距离）。一般来说，为使太阳电池输出功率不受影响，应保证在影子最长的冬至日，从午前9:00至午后15:00，前板的影子不会遮挡后板。冬至时太阳能电池板安装地点在9时或15时的太阳高度角h与太阳方位角α可通过计算得到，由于计算较复杂，这里不做介绍。可以查阅“冬至太阳位置图表（请另找资料）”得到。根据这些数据可计算出影子的倍率R：图15.太阳能电池板间距计算图根据式：17
17 有较大的影响，如安装不妥，后排的太阳光将被前排遮挡。与阵列间距密切相关的是太阳高 度角。太阳高度角是指对于地球上的某个地点在某一时刻太阳光的入射方向线和地平面之间 的夹角；太阳方位角是阳光的入射方向线在地面的投影线与南北方向线间的夹角。 图 14. 大型太阳电池方阵 图 15 是计算太阳能电池板间距的示意图，L 为电池阵列的高度，其南北方向影子的长 度为 Ls（到后面阵列的距离）。一般来说，为使太阳电池输出功率不受影响，应保证在影子 最长的冬至日，从午前 9:00 至午后 15: 00，前板的影子不会遮挡后板。冬至时太阳能电池 板安装地点在 9 时或 15 时的太阳高度角 h 与太阳方位角 α 可通过计算得到，由于计算较复 杂，这里不做介绍。可以查阅“冬至太阳位置图表（请另找资料）”得到。根据这些数据可 计算出影子的倍率 R: 图 15. 太阳能电池板间距计算图 根据式：
Ls= L-ctgh-cosα即可计算出间距LS。表2为计算出的间距（影子倍率）供大家参考。表2地理纬度对应的间距冬至日太阳间距当地纬度冬至日方位角高度角30°31°45°1.177L35°30°43°1.267L40°27°42°1.459L26°41°42°1.547L44°24°41°1.695L(2）太阳能电池在建筑物上安装一般住宅可把太阳能电池板固定安装在朝阳面的屋顶，见图16。图16.安装在屋顶的太阳能电池板(3）安装太阳能电池发电系统的基本条件对于家用或小型太阳能发电装置主要根据需要并参考当地太阳的辐照条件进行建设，但对较大的光伏电站，要考虑的条件就较多了。日照条件：太阳能系统设计不仅要考虑直射到电池板太阳辐射强度值，也需要年平均太阳辐射总能量值（MJ/m2a）与年日照时数（h），这是考虑太阳能系统的经济效益的主要参考值。我国将太阳能资源分为4个等级，见表3。中国的太阳能资源较丰富，有三分之二以上地区的年太阳辐照量超过5000MJ/m2，年日照时数在2200h（小时）以上。18
18 LS = L·ctgh·cosα 即可计算出间距 Ls。表 2 为计算出的间距（影子倍率）供大家参考。 表 2 地理纬度对应的间距 （2）太阳能电池在建筑物上安装 一般住宅可把太阳能电池板固定安装在朝阳面的屋顶，见图 16。 图 16. 安装在屋顶的太阳能电池板 （3）安装太阳能电池发电系统的基本条件 对于家用或小型太阳能发电装置主要根据需要并参考当地太阳的辐照条件进行建设，但 对较大的光伏电站，要考虑的条件就较多了。 日照条件： 太阳能系统设计不仅要考虑直射到电池板太阳辐射强度值，也需要年平均太阳辐射总能 量值（MJ/m2a）与年日照时数（h），这是考虑太阳能系统的经济效益的主要参考值。我国 将太阳能资源分为 4 个等级，见表 3。 中国的太阳能资源较丰富，有三分之二以上地区的年太阳辐照量超过 5000MJ/m2，年 日照时数在 2200h（小时）以上
表3太阳能资源等级情况年日照时数太阳辐照量等级太阳能条件MJ/m?ah1资源丰富区>67003200~33002资源较富区5400~67003000~32003资源一般区4200~54001400~30004资源贫乏区<42001000~1400环境条件：可提供的场地，包括屋顶、墙面，保证光伏电站所需的空间与安装条件。对于并网型光伏电站还要考虑与输电线路的距离（包括变电站）。气象条件：(a)温度：太阳能电池具有较大的温度系数，较大的光伏电站采用较多组件并串输出高达数百伏的电压，对于一个输出800V的电池阵列，当温度从常温降至-20度时开路电压降增加15%，将增加120V左右，输出功率也增加许多，在最大功率点跟踪与逆变器容量方面要充分考虑温度的变化。温度升高时电池板的散热也是问题，散热不好会使输出功率进一步减少。(b)风速：根据当地的风速、风向计算风压，风压值将直接影响电池板支架与基础的设计与安装。(c)降水与降雪：组件下沿的高度一定要高于最大积雪深度，不然可能存在组件被埋在雪里的可能：积雪深度还用来计算雪压值。(d)冰多发区要考虑电池板的承受能力。干旱地区蒸发量远大于降水量，水源多来自水井，需开挖深水井，还可能是有腐蚀性的碱性水，这对清洗板子都成问题。(e)恶劣天气：进行避雷方案设计时需参考多年平均雷暴日数；多年平均沙尘暴日数、多年平均扬沙日数决定光伏电站的清洗频率灰尘遮挡与多年平均霾日数也是造成系统效率损失的重要参考值。(f)冻土深度：在进行设计时，电池板支架基础的深度要在冻土层以下，以保证支架基础19
19 表 3 太阳能资源等级情况 环境条件： 可提供的场地，包括屋顶、墙面，保证光伏电站所需的空间与安装条件。对于并网型光 伏电站还要考虑与输电线路的距离（包括变电站）。 气象条件： (a)温度：太阳能电池具有较大的温度系数，较大的光伏电站采用较多组件并串输出高 达数百伏的电压，对于一个输出 800V 的电池阵列，当温度从常温降至-20 度时开路电压降 增加 15%，将增加 120V 左右，输出功率也增加许多，在最大功率点跟踪与逆变器容量方面 要充分考虑温度的变化。温度升高时电池板的散热也是问题，散热不好会使输出功率进一步 减少。 (b)风速 ：根据当地的风速、风向计算风压，风压值将直接影响电池板支架与基础的设 计与安装。 (c)降水与降雪：组件下沿的高度一定要高于最大积雪深度，不然可能存在组件被埋在雪 里的可能；积雪深度还用来计算雪压值。 (d)冰雹多发区要考虑电池板的承受能力。 干旱地区蒸发量远大于降水量，水源多来自水井，需开挖深水井，还可能是有腐蚀性的 碱性水，这对清洗板子都成问题。 (e)恶劣天气：进行避雷方案设计时需参考多年平均雷暴日数；多年平均沙尘暴日数、 多年平均扬沙日数决定光伏电站的清洗频率；灰尘遮挡与多年平均霾日数也是造成系统效率 损失的重要参考值。 (f)冻土深度：在进行设计时，电池板支架基础的深度要在冻土层以下，以保证支架基础