太阳能发电系统的设计与实践
一、关于太阳辐射
1地球绕太阳运动
椭圆轨道称为黄道，在黄道平面内，长轴152×106Km短轴147×106Km.
a） 赤黄角，地轴与黄道平面的夹角称赤黄交角，数值为23.45°。
b） 角速度，地轴相对太阳的转动速度不一样，对北半球夏天快、冬天慢，对南半球、夏慢、冬快。
c） 南北回归线与夏至、冬至日：北半球夏至日（6月21日）时，南半球恰好为冬至日，太阳直射北纬23.5°的天顶。因而称北纬23.5°N纬度圈为北回归线。北半球冬至日即为南半球夏至日，太阳直射南纬
  23.5°，因而称南纬23.5°S为南回归线。
d）春分与秋分日，春分（3月21日）与秋分（9月23日），太阳恰好直射地球的赤道平面。
赤纬角的变化与赤道平面平行的平面与地球的交线称为地球的纬度。太阳中心和地心的联线与赤道平面的夹角称为纬角δ。赤纬角的日变化可以用如下近似公式表达：
式中n为天数。一年中从0与23.45°之间变化。
2 中国太阳能资源分布情况
我国地处北半球，土地辽阔，幅员广大，国土总面积达960万平方公里。南从北纬4o的曾母暗沙，北到北纬52.5o 的漠河，西自东经73o 的帕米耳高原，东至东经135o 的黑龙江与乌苏里江汇流处，距离都在5000公里以上。在我国广阔富饶的土地上，有着丰富的太阳能资源。全国各地的年太阳辐射总量为928－ 2333kWh/ m2，中值为1626kWh/ m2。
根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。
一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680-8400 MJ/m2，相当于日辐射量5.1-6.4KWh/m2。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333kWh/ m2 （日辐射量6.4KWh/ m2 ），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1kWh/m2。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8-4.5kWh/m2。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200-5000 MJ/m2，相当于日辐射量3.2-3.8kWh/m2。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等地。
五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3350-4200 MJ/m2，相当于日辐射量只有2.5-3.2kWh/m2。
太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得，也可以从国家气象局取得。从气象局取得的数据是水平面的辐射数据，包括：水平面总辐射，水平面直接辐射和水平面散射辐射。 
从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/m2.天 以上，西藏最高达7 kWh/m2.天。与同纬度的其它国家相比，和美国类似，比欧洲、日本优越得多。上述一、二、三类地区约占全国总面积的2/3以上，年太阳辐射总量高于5000 MJ/m2，年日照时数大于2000h，具有利用太阳能的良好条件。特别是一、二类地区，正是我国人口稀少、居住分散、交通不便的偏僻、边远的广大西北地区，经济发展较为落后。可充分利用当地丰富的太阳能资源，采用太阳光发电技术，发展经济，提高人民生活水平。
光伏发电
二、关于太阳电池及组件
    1太阳电池的输出特性
2 太阳电池组件
3 失配对太阳电池的影响
    当太阳电池之间或组件之间的性能不一致时，将它们连接在一起会出现失配。在很多条件下，失配是光伏组件和光伏方阵中一个很严重的问题，因为此时组件或方阵的输出是系统中最差的组件或方阵的输出。例如，当组件中的某一个太阳电池被阴影遮挡而其他的电池都正常接收太阳光，那么“好”电池的能量输出就会加到“差”电池上而不是外加到负载。这样将导致局部发热最后给组件带来难以弥补的损伤，即热斑效应发生。
图3.24 PV组件中某一部分被遮挡是最常见的失配形式。
光伏组件和光伏方阵出现失配导致的能量损失的因素主要有：
PV组件的工作点情况；
电流的匹配情况；
与其他电池电性能参数的匹配情况；
下面我们进一步讨论电池串串联和并联时失配的影响。
串联失配
  由于大部分的光伏组件都是串联的，串联失配是最常见的失配形式。对我们所考虑的两种最简单的失配（短路电流失配和开路电压失配），由于日常应用中部分组件受遮挡的情况较多，短路电流失配的现象更常见也更严重。
图3.25  两个串联电池。它们的电流是相同的，电压等于两单电池电压之和。电流失配意味着产生电流为两单电池电流最小值。
对于串联电池的开路电压失配，影响相对较小。
串联失配时输出的短路电流的计算
在串联失配时，输出的短路电流可利用图求得。将其中一个电池的I-V曲线对I轴做对称，而另一个保持不变，那么焦点的电流表示串联输出的短路电流（此时v1+v2=0）。
并联失配
并联放置的太阳电池如图所示。
  并联连接的太阳电池。通常两单电池电压相同，
而输出电流是两单电池电流之和。
并联失配后输出的开路电压可利用图计算。此时两曲线的交点表示并联输出的开路电压（此时I1+I2=0）。