您認(rèn)為下面哪條或哪幾條曲線符合平單軸出力特征？

圖 1  平單軸出力特征影響因素總覽

平單軸出力曲線影響因素主要有太陽(yáng)輻照、組件溫度兩方面原因。

太陽(yáng)光從太陽(yáng)發(fā)出經(jīng)過(guò)外太空、大氣層后到達(dá)光伏組件表面，在此過(guò)程中主要受地日距離、早晚太陽(yáng)距離、大氣層厚度、組件表面入射角等其他因素影響。

圖 2  影響輻照度的主要因素

圖 3  地球公轉(zhuǎn)軌道

地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道為橢圓形，有近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)，在日地平均距離條件下，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的面上所接受的太陽(yáng)輻射通量密度，稱為太陽(yáng)常數(shù)，為1366W/m2。太陽(yáng)輻射在大氣層外每萬(wàn)千米輻照度衰減0.187W/m2，相對(duì)于太陽(yáng)常數(shù)約萬(wàn)分之1.4。

冬季時(shí)地球在近日點(diǎn)，為什么冬季反而冷呢？首先，近日點(diǎn)位置北半球?yàn)槎?，而南半球此時(shí)是夏季。其次，近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)地日距離變化最大為3.34%，輻照變化為6.85%，就像烤火爐時(shí)，距離1米和距離1.03米的差異是微乎其微的。

表 1  地日距離及法向輻照度

圖 4  地球北極俯視圖

那么，輻照強(qiáng)度變化是因?yàn)樵缤硖?yáng)距離目標(biāo)地遠(yuǎn)，中午距離更近引起的嗎？以赤道某一點(diǎn)為例，早上、晚上與正午太陽(yáng)直射點(diǎn)在太空中光程差為地球半徑（6371km），輻照在該段距離損失0.119W/m2，與太陽(yáng)常數(shù)相比約萬(wàn)分之0.87。太陽(yáng)距離影響造成的輻照損失不到萬(wàn)分之一，幾乎無(wú)感。

當(dāng)不考慮云層影響的理想條件下，太陽(yáng)光穿透大氣層時(shí)受各種微小顆粒反射、吸收、散射，穿過(guò)大氣層光程越長(zhǎng)，損失越高，甚至近半。同時(shí)緯度越高，需要穿越的大氣層越厚，輻照損失越大！因此，大氣層厚度對(duì)輻照的影響很大！

圖 5  任意點(diǎn)大氣質(zhì)量AM示意圖

圖 6  直接輻照損失比與穿過(guò)大氣層光程關(guān)系

表 2  不同地點(diǎn)直接輻照損失比

因地球繞日公轉(zhuǎn)平面與自轉(zhuǎn)平面存在黃赤交角，造成太陽(yáng)光在地球的直射點(diǎn)每天都在有規(guī)律地變化，冬至日直射點(diǎn)在南回歸線，夏至日在北回歸線。太陽(yáng)直射光與赤道面的夾角稱為赤緯角，赤緯角的變化影響太陽(yáng)高度角，進(jìn)而影響太陽(yáng)光在組件表面入射角及有效輻照截面。以北緯46度地區(qū)為例，動(dòng)態(tài)顯示入射角與有效輻照的變化關(guān)系。

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圖 7  冬至正午入射角大，有效輻照36%，全天最大可達(dá)83%

圖 8  夏至正午時(shí)有效輻照93%，全天最大可達(dá)100%（垂直照射時(shí)）

圖 9  冬至、夏至有效輻照全時(shí)段對(duì)比（僅考慮地日相對(duì)位置導(dǎo)致的影響）

由以上數(shù)據(jù)可以看出，平單軸支架運(yùn)行過(guò)程中冬季存在較大入射角，導(dǎo)致直射輻照度較??；夏季入射角較小，直射輻照度大，但是最佳入射角并不在正午。

圖 10  地球大氣層外至組件表面各階段輻照度曲線變化情況（理論條件下直接輻照度）

從上述曲線可以看出，太陽(yáng)直接輻照自地外穿透大氣層到達(dá)平單軸支架組件表面過(guò)程中，因受大氣層厚度、組件表面入射角影響，最終直接輻照度曲線由矩形演變?yōu)橹胁肯掳嫉那€。該現(xiàn)象在冬季較夏季更加明顯。

綜上，地外輻照強(qiáng)度是決定平單軸組件表面所接收到太陽(yáng)直接輻照度的根源，占主導(dǎo)地位；在不考慮云層條件下，大氣層厚度和組件表面入射角對(duì)太陽(yáng)直接輻照度有間接影響；早上、中午、晚上目標(biāo)點(diǎn)與太陽(yáng)距離之間的距離差異，對(duì)輻照度的影響微乎其微；在實(shí)際天氣條件下，云層、污染物等不可控因素對(duì)輻照度的影響與地理位置、季節(jié)等相關(guān)，具有隨機(jī)性，無(wú)法準(zhǔn)確量化。