入射到光伏组件上的太阳功率不仅取决于阳光中所具有的功率,还取决于组件与阳光之间的角度。当组件表面与阳光垂直时,表面上所吸收的功率密度等于阳光的功率密度(换句话说,当组件表面垂直于阳光时,功率密度将处于最大值) 。但是,随着太阳与固定表面之间的角度不断变化,固定组件所接收的功率密度将小于入射阳光的功率密度。
入射到倾斜组件表面上的太阳辐射量是入射太阳辐射的垂直分量。下图给出了通过测量水平面上的太阳辐射(Shoriz)或垂直于阳光方向的太阳辐射(Sincident),来计算入射到斜面上的太阳辐射(Smodule)。
与Smodule,Shoriz和Sincident相关的公式为:
其中
α是仰角;
β是从水平线起测量的倾斜角。
仰角如前文中给出:
φ是纬度;
δ是前文中讲过的太阳偏角:
d是一年当中的第几天。请注意到,通过简单的三角学知识可以得知(284+d)和之前使用的(d-81)是等效的。在文献中两个方程可以互换使用。
根据这些等式,可以确定Smodule和Shoriz之间的关系为:
以下互动方程式显示了太阳辐射总量,水平面接收到的辐射分量以及组件斜面上分量的计算。输入Smodule,Shoriz和Sincident其中的一个,程序将计算出其他两个。
倾斜角度对入射在斜面上的太阳辐射影响很大。在组件倾角固定的情况下,当倾角等于该位置的纬度时,组件在一年中能获得最大的功率。然而,冬季由于负载较多,需要提高倾斜角来进行优化。夏季则可以降低倾斜角以提高阳光利用率。下面的模拟演示可以计算受纬度和组件倾斜角影响的最大太阳辐射。
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从上面的动画演示中可以看出,对于倾斜角为0°的组件,由于组件平放在地面上,因此组件功率和水平功率相等。当组件倾斜角为80°时,组件几乎垂直于地面。当组件垂直于太阳光线时,组件功率等于入射功率,其他情况下组件功率小于入射功率。因为组件需要面向赤道放置,所以北半球的组件面向南边,南半球的组件面向北边。当组件从北半球移动到南半球的过程当中(纬度=0°),组件的朝向发生翻转,因此组件功率曲线也随之翻转。当光线从组件背面入射时,组件功率将降为零。尝试将纬度设置到您所在的位置,然后改变组件的倾斜角,以观察倾斜角对一年中接收的功率的影响。