光伏發(fā)電系統(tǒng)計算方法

光伏發(fā)電系統(tǒng)計算方法光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到幾瓦的太陽能庭院燈，大到MW級的太陽能光伏電站。其應用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應用等諸多領域都能得到廣泛的應用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結構和工作原理基本相同。太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為：（一） 太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。（二） 太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；（三） 蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鐐氫電池、鐐鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來， 到需要的時候再釋放出來。（四） 逆變器：在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能， 因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。光伏系統(tǒng)的設計包括兩個方面：容量設計和硬件設計。在進行光伏系統(tǒng)的設計之前，需要了解并獲取一些進行計算和選擇必需的基本數(shù)據(jù)：光伏系統(tǒng)現(xiàn)場的地理位置，包括地點、緯度、經(jīng)度和海拔；該地區(qū)的氣象資料，包括逐月的太陽能總輻射量、直接輻射量以及散射輻射量，年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風速以及冰雹、降雪等特殊氣象情況等。

蓄電池的設計包括蓄電池容量的設計計算和蓄電池組的串并聯(lián)設計。首先，出計算蓄電池容量的基本方法。(1)基本公式第一步，將每天負載需要的用電量乘以根據(jù)實際情況確定的自給天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。 因為不能讓蓄電池在自給天數(shù)中完全放電，所以需要除以最大放電深度，得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考光伏系統(tǒng)中選擇使用的蓄電池的性能參數(shù)，可以從蓄電池供應商得到詳細的有關該蓄電池最大放電深度的資料。通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用 80%放電深度(DOD)；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用使用 50%DOD。設計蓄電池容量的基本公式見下：自給天數(shù)X日平均負載蓄電池容量=- 最大放電深度這些當然都沒有修正，以下為正確計算公式：蓄電池的容量BC計算公式為：BC=AA<QLXNLXTO/CCAh(l)式中：A為安全系數(shù)，取1.11.4之間；QL為負載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時數(shù)；NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0C以上取1,—10C以上取1.1,—10C以下取1.2;CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75,堿性鎳鎘蓄電池取0.85。下面我們介紹確定蓄電池串并聯(lián)的方法。每個蓄電池都有它的標稱電壓。為了達到負載工作的標稱電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來給負載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負載的標稱電壓除以蓄電池的標稱電壓。蓄電池標稱電壓負載標稱電壓蓄電池標稱電壓串聯(lián)蓄電池數(shù)=陽電池組件設計的基本思想就是滿足年平均日負載的用電需求。計算太陽電池組件的基本方法是用負載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電流。 將系統(tǒng)的標稱電壓除以太陽電池組件的標稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些太陽電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電壓。 基本計算公式如下：并聯(lián)的組件數(shù)量=日平均負載（AH）/組件日輸出（AH） 串聯(lián)組件數(shù)量=系統(tǒng)電壓（V）/組件電壓（V）以上都是沒有修正過的公式.以下公式供參考太陽能電池方陣設計：Ns=UR/Uoc=（Uf+UD+Uc）/Uoc（2）式中：UR為太陽能電池方陣輸出最小電壓；Uoc為太陽能電池組件的最佳工作電壓；Uf為蓄電池浮充電壓；UD為二極管壓降，一般取0.7V;UC為其它因數(shù)引起的壓降。太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np在確定NP之前，我們先確定其相關量的計算方法。將太陽能電池方陣安裝地點的太陽能日輻射量Ht，轉換成在標準光強下的平均日輻射時數(shù)H（日輻射量參見表1）:H=HtX2.778/10000h（3）式中：2.778/10000（h?m2/kJ為將日輻射量換算為標準光強（1000W/m2）下的平均日輻射時數(shù)的系數(shù)。太陽能電池組件日發(fā)電量QpQp=loc>HlXKopXCz（Ah） （4）式中：Ioc為太陽能電池組件最佳工作電流;Kop為斜面修正系數(shù)(參照表1);Cz為修正系數(shù)，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取 0.8。兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw，此數(shù)據(jù)為本設計之獨特之處，主要考慮要在此段時間內將虧損的蓄電池電量補充起來，需補充的蓄電池容量Bcb為：Bcb=AXQLXNL(Ah)(5)太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計算方法為：Np=(Bcb+NwKQL)/(QpXNw)(6)式(6)的表達意為：并聯(lián)的太陽能電池組組數(shù)，在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內所發(fā)電量，不僅供負載使用，還需補足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內所虧損電量。⑶太陽能電池方陣的功率計算根據(jù)太陽能電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需太陽能電池方陣的功率 P:P=PoXNsXNpW(7)式中：Po為太陽能電池組件的額定功率。一個真正好的設計人員具體要考慮以下因素：1、 太陽能