Optimization of Tilt Angle for Fixed and Monthly Adjusted Pv Panels in Addis Ababa

摘要

电力短缺是埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴市长期面临的问题，并开始运用光伏太阳能发电途径进行解决。其中，对于影响光电太阳能效率的关键参数，即阳能面板的倾斜角度，目前存在两种主流建议：一是埃塞俄比亚电力公司建议以20度来固定城市当中的太阳能面板；二是有关著名的学者则推荐与该市纬度相当的角度来固定太阳能面板的倾斜角。
　　本文首先分析了 PV的关键参数和性能，比较了分析了太阳能系统长期辐射能量的测量方法及模型，获得了最佳倾角设定的有效方法。为降低太阳能系统辐射扩散测量误差，结合亚的斯亚贝巴市纬度值地理条件参数，运用 Klucher方法建立了PV面板倾斜角能量测量综合模型。采用 C++编程软件进行编程，运行计算倾斜角从0°~180°变化时PV面板的每月能量产出及一年总能量。
　　研究结果显示：对于可调节 PV面板，1~4月间，PV面板的最优倾斜角分别14°,11°,8°和5°，5~8月间最优倾斜角均为3°，9~12月间最优倾斜角依次为7°,10°,15°和13°，将获得年最大总能量为3363千瓦时/平方米。对于固定的PV面板，计算得出的最优倾斜角为9°，则年最大总能量约为3354千瓦时/平方米。分析了固定PV面板的倾斜角为20°，其年总能量产出约为3260千瓦时/平方米，比较单块 PV面板能量产出差异，结果并不显著。但于该城市中所有的 PV面板而言，在能量提升方面具有重大意义。

目录

声明

Nomenclature

CHAPTER ONE INTRODUCTION

1.1Overview ofSolar Energy

1.2Importanceof PV for Addis Ababa

1.3Literature Review

1.4Problem Statement and Research Objectives

1.5Significance of the Study

1.6 Methodology

1.7Research Questions

1.8Organization of the Thesis

CHAPTER TWO PVSYSTEM ANALYSIS

2.1Key Parameters

2.2Existing Models for Long-Term Measured Radiation

2.3 Conclusion

CHAPTER THREE MODEL DEVELOPMENT

3.1Purpose of Model Development

3.2Model Selection

3.3Orientation Selection

3.4Equation Development

3.5Software Tools(C++)

3.6 Conclusion

CHAPTER FOUR RESULTSAND DISCUSSION

4.1Results

4.2Discussion

4.3Conclusion

CHAPTER FIVE CONCLUSION, LIMITATION AND FUTURE WORK

5.1Conclusion

5.2Limitation

5.3Future Works

参考文献

致谢

Appendix A

A.1.C++ Code to Find Monthly and Annual Optimum Tilt Angle

Appendix B

B.1.Annual energy output for each month of all tilt anglesbetween 0 and 180 degrees

Appendix C

C.1To draw the graph of energy output versus tilt angle for January (between 0 and 18 degree)

C.2.To draw a graph of monthly energy output at 9 degree, 20 degree and each monthly optimum tilt angles.

C.3.MATLAB code to draw the graph that depicts the energy output for monthly optimum tilt angle

Appendix D

D.1TimeSchedulefor Completing the Research