光伏计算方法

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1、光伏发电工程与维护笔记设计太阳能光伏组件要满足光照最差、太阳能辐射量最小的季节的需要，参数选定。一、计算太阳能电池组件或者方阵时，有两种计算方法： 第一，根据负载每天的耗电量为基本数据，以当地太阳能辐射资源参数如峰值日照时数、 年辐射总量等数据为参照，并结合一些相关数据会系数直接计算出所需要的太阳能组件和方 阵的功率（适用于中小型光伏电站）。第二种：先选定符合要求的太阳能电池组件，根据组件的相关参数（峰值功率、工作电 流、发电量等），设计计算，确定太阳能组件的串、并联数及总功率（适用于中大型光伏电站）。下面根据第二种计算方法介绍常用的太阳能组件的设计计算公式和方法；用负载平均每天消耗的电量（A

2、h）除以已选定的电池组件在一天内的平均发电量（Ah） 就算出了整个系统需要并联的太阳能电池组件数量。太阳能电池组件的并联数量负载日平均用电量（Ah）组件日平均发电量（Ah）其中，组件日平均发电量二组件峰值工作电流（A）X峰值日照时数（h）太阳能电磁组件的串联数二系统工作电压（V）X系数1.43组件峰值工作电压（V）系数 1.43 是太阳能电池组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。例如:为工作电压12v的系统供电或者充电的太阳能电池组件的峰值电压是17-17.5v, 为工作电压24v的系统供电或者充电的太阳能电池峰值电压为34-34.5v。有了电池组件的并联数和串联数就可以很方便的计算出太阳能电

3、池组件或者方阵的总 功率了。电池组件（方阵）总功率二组件并联数X组件串联数X选定组件的峰值输出功率（W）2.影响因素的考虑：第一，太阳能电池组件的功率衰降（一般衰减率按 10%计算，如果是交流光伏发电，还 要考虑逆变器的转换效率损失，一般也按 10%来计算）。第二,铅蓄电池的充放电损耗（一般铅蓄电池的充电效率只有 90%-95%，因此在设计时， 要根据电池的不同适当将电池的功率增加 5%-10%左右来抵消这部分损耗）。 实用的计算公式：电池组件的并联数二负载日平均用电量（Ah）组件日平均发电量（Ah）x充电效率系数x组件损耗系数x逆变器效率系数电池组件的串联数二系统工作电压（V）x系数1.43

4、组件峰值工作电压（V）例如：某移动基站太阳能光伏系统，该系统采用直流负载工作电压48v,用电量每天150Ah, 该地区最低的光照辐射1月份，其倾斜面峰值日照时数是3.5h,选定125w太阳能电池组件， 其主要参数：峰值功率125w，峰值工作电压34.2v，峰值工作电流3.65A，计算太阳能电池组件使用数量及太阳能电池方阵的组合设计。 根据上述条件，并确定组件损耗系数为 0.9，充电效率系数为0.9.因该系统为直流系统， 所以不考虑逆变器的转换效率系数。电池组件并联数=150Ah/（3.65X3.5h） X0.9X0.9=14.4915电池组件串联数=48VX1.43/34.2V=2所以，确定电

5、池组件并联数15块，串联数2块。总功率=15X2X125W=3750W。二、蓄电池组的设计方法：蓄电池的计算一般思路是在连续阴雨天气7-10天左右（偏远地区或者无人看守地区甚至 更长7-15天，不易维修且不能断电的地方甚至还做一组备用电池以防损失）电池组可以正常 负载工作为准。以铅酸电池为主的设计：根据实际情况，电池不可能完全 100%放电供应，这样会使电池亏电缩短实用寿命，一般 情况，浅循环型蓄电池选用 50%的放电深度，深循环型蓄电池选用 75%的放电深度。蓄电池容量负载日平均用电量（Ah）X连续阴雨天数 最大放电深度影响因素的考虑： 1、放电率（放电时间和放电电流与蓄电池容量的比率）对蓄

6、电池容量的影响：蓄电池的标定容量放电时，会出现例如：容量标定100Ah的蓄电池用2A的电流放电能用 50小时，但是，要用50A的电流放电，用不到2个小时（电流越大实际放电时间越短，蓄电 池容量比标定容量缩水）。当手头没有详细的容量放电速率资料时，也可对慢放电率50h-200h （小时率）光伏系统蓄电池的容量进行估算，一般相对应的比蓄电池的标定容量提高5%-20%， 相对应的放电率修正系数95%-80%。平均放电率（h）=连续阴雨天数x负载工作时间最大放电深度对于多路不同负载的光伏系统，负载工作时间需要用加权平均法进行计算负载工作时间二力负载功率X负载工作时间负载功率2、环境温度对蓄电池容量的影

7、响：环境温度25c时为标定蓄电池的容量；环境温度高于25度时，容量略有升高，但是在零度 以下之后容量就会急剧下降，需要修正，一般在0C时修正系数可在0.95-0.9之间取；在-10C时0.9-0.8之间取； 在-20C时在0.8-0.7之间取；实用型蓄电池容量计算公式：蓄电池容量二负载日平均用电量（Ah）X连续阴雨天数X放电率修正系数/最大放电深度X低温修正系数注意：例如：某项目需要用 600Ah 容量的蓄电池，可以选择 1 个 600Ah 的单体，也可以 选择2个300Ah的蓄电池并联，也可以选择3个200Ah或者6个lOOAh的容量蓄电池并联， 从理论上讲都没有问题。但，在实际应用当中，要

8、尽量选择大容量的蓄电池以减少并联的数 目，这样做的目的是尽量减少蓄电池之间的不平衡所造成的影响，并联的组数越多，发生蓄 电池不平衡的可能性就越大，一般要求并联的蓄电池数量不得超过 4 组。计算公式如下：蓄电池串联数=系统工作电压蓄电池标称电压蓄电池并联数二蓄电池总容量蓄电池标称容量例如：某电信基站太阳能光伏发电系统，该系统采用直流负载，负载工作电压48v,该 系统两套设备负载，一套为电流1.5A，每天工作24h，另一套为4.5A，每天工作12h，该地 区最低气温-20C，最大阴雨天为6天，选用深度放电蓄电池，计算电池容量和串并联数。 首选确定最大放电深度系数为 0.6，低温修正系数为 0.7.

9、计算系统平均放电率(h)加权平均负载工作时间二(1.5AX24h) + (4.5AX12h) /(1.5A+4.5A)=15h 平均放电率=6天X15h/0.6=150小时率。150小时率属于慢放电率，可以通过厂家查询150h放电率下蓄电池容量修正。也可以安装经 验进行估算，150h放电率下的蓄电池容量会比标定容量增加15%左右，在此确定放电率修正 系数为 0.85。带入公式可知：负载日平均用电量二(1.5AX24h) + (4.5AX12h) =90Ah 蓄电池组容量=90AhX6X0.85/0.6X0.7=1092.86Ah根据计算结果和蓄电池手册参数资料，可选2v/600Ah蓄电池或者2

10、V/1200Ah蓄电池，这里选 择 2v/600Ah 蓄电池型。蓄电池串联数=48V/2V=24蓄电池并联数=1092.86Ah/600Ah=1.822蓄电池组总块数=24X2=48块。以下六种计算公式和设计方法：第一种：以峰值日照时数为依据的简易计算方法； 这是一个常用的简单计算公式，常用于小型独立太阳能光伏系统，可用于对其它计算方法的验算。其主要参照的太阳能辐射参数是当地峰值日照时数：太阳能电池组件功率=(用电器功警用电时间)X损耗系数蓄电池容量=(用电器功率x用电时间系统电压X连续阴雨天数X系统安全系数本公式中：太阳能电池组件功率、用电器功率单位都是瓦（W）； 用点时间和峰值日照小时数单

11、位是小时（h）;蓄电池容量单位为安时（Ah）； 系统电压是指蓄电池或蓄电池组的工作电压点位是伏（V）； 损耗系数主要是线路损耗、控制器接入损耗、电池组件表面脏及安装倾角等因素，可根据需 要在 1.6-2 之间选取；系统安全系数主要是蓄电池放电深度、冬天容量减小。逆变器转换效率等因素，可根据需要 在 1.6-2 之间选取；例如：某地安装一套太阳能庭院灯，使用两只9W/12v节能灯做光源，每日工作4h,要 求能连续工作3个阴雨天。已知当地的峰值日照时数是4.46h,求太阳能电池总功率和蓄电 池容量。带入公式求太阳能电池组件功率P= （18WX4h/4.46h）X2=32.28Wo 因为当地环境污染

12、比较严重，损耗系数选 2，考虑选用一块 35W 的电池组件。求蓄电池 容量 B=（18WX4h/12V）X3X2=36Ah。本实例为直流供电系统，没有交流逆变器的损耗，但是冬季低温时会影响蓄电池的容量， 又有环境污染的因素，故此，系统安全系数取2,考虑用一只38Ah/12V的蓄电池。第二种：以年辐射总量为依据的计算方法； 太阳能电池组件（方阵）功率二Q用电器工作电压x工作电流x用电时间蓄电池容量二蓄电池放电容量修正系数、安全系数X用电器工作电流X用电时间X连续阴 雨天数X低温系数；在本公式中：电池组件功率单位是瓦（W）；用电器工作电压为伏（V）；工作电流为安（A）；用点时间为小时（h）；蓄电池

13、容量为安时（Ah）；年辐射总量点位是千焦/厘米2（kJ/cm2 h）；K为辐射量修正数，单位是：千焦/厘米2 小时，有人维护系统时取230，无人维护要求系统 可靠时取251，处于恶劣环境，无法维护且要求系统可靠时取276 蓄电池放电容量修正系数和安全系数，采用碱性蓄电池取1.5，采用铅酸电池时取1.8； 低温系数-10度时取1.1，-20度时取1.2；例如1:某地安装一套太阳能庭院灯，使用两只9W/12v节能灯做光源，每日工作4h，要 求能连续工作3个阴雨天。已知当地全年的辐射总量是580KJ/cm2，求太阳能电池总功率和 蓄电池容量。先计算用电器的工作电流=18W/12V=1.5A；带入公式

14、求太阳能电池组件功率P= （18WX4h/580）X276=34.26W。因为当地环境污染比较严重，辐射量修正数选276，考虑选用一块35W的电池组件。 求蓄电池容量 B=1.8X1.5AX4hX3X 1.1=35.64Aho本实例因冬季低温时会影响蓄电池的容量，低温系数取1.1,考虑用一只38Ah/12V的蓄 电池。例如2：某移动基站设备负载功率125W,工作电压48V, 工作电流2.6A, 24h 全天候工作，该地区年辐射总量640KJ/cm 2蓄电池放置地点温度-20C,最长连续阴雨天数7 天，该站无人值守，环境恶劣，要求不间断供电。求太阳能电池组件功率卩=（48VX2.6AX24h/6

15、40）X2761292W选用130W/24V电池组件10块，二串联五并联共1300W,构成电池方阵。 求蓄电池容量 B=1.8X 2.6A X 24h X7dX1.2=943Ah。选用2V/1000Ah铅酸蓄电池24块，串联构成蓄电池组。第三种：以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算方法；这是个常用的简单计算公式，常用于独立太阳能光伏发电系统的快速设计计算，其主要 参照的太阳能辐射参数是当地年辐射总量和斜面修正系数。首先根据各用电器的额定功率和每日平均工作的小时数，计算出总用电量：负载总用电量（Wh）迈用电器功率x日平均工作时间太阳能组件（方阵）的功率（W）=系数5618X安全系数x负载总用电量斜面修正系数x水平面年平均辐射量为了方便计算：系数5618是将冲放电效率系数、电池组件衰降系数等因素经过单位换算 后的处理数据所得出。安全系数是根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等因素确定，在 1.1-1.3 之间 取值。水平面平均辐射量的单位是 KJ/m 2 d。电池组方阵的串并联的计算方法不在重复叙述，和上面几种计算方法一个样。蓄电池容量的计算方法： 蓄电池容量的计算与当地连续阴雨天数关系很大，一般连阴雨天 3-5 天，严重的也就 7 天左右，这期间，的平均日照量只能达到正