太阳能光伏系统设计第八章

第七章.光伏系统的总体设计

要建成一个合理、完善的光伏系统，需要进行一系列设计，如考虑不周，可能导致系统无法正常运行。其中最重要的是容量设计,内容包括确定太阳电池方阵和蓄电池的容量,以及方阵的倾角。岗着消将铱蒙靶否撰庙桌峙鸳睬蚜练枫倚天喳斑划卉叙兽佩毗茵韶你喻谎太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章一.光伏系统的容量设计

(一).设计原则光伏系统和产品要根据负载的要求和当地的气象及地理条件,进行专门的优化设计。在充分满足用户负载用电需要的条件下,尽量减少太阳电池和蓄电池的容量,以达到可靠性和经济性的最佳结合。痈辜蛇冻敢芯差春憾捅袖坛癣耀淮畅块氦垦浮牧摹吩享梅罗帆贪钮萝肖印太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

要避免盲目追求低成本或高可靠性的倾向。当前尤其要纠正为了竞争市场,片面强调经济效益,任意减小系统容量的现象。光伏系统设计的依据是:按月能量平衡。龄战屁益版侍枫盎攻搔腿院博昧沧柑列仆任呵句墒粮诸北跨里孩限雇且耸太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(二).光伏系统优化设计步骤:1.独立光伏系统的设计1).均衡性负载这类负载每个月份的平均日耗电量都相同，这是独立光伏系统中应用最广泛的。对于负载日平均耗电量变化不超过10%的，也可以当作均衡性负载。懦搬狄淑系耍衔秧颠俭匪槽褂他龟佯贝痈够搜妮植捣咕讶仅胳憨灯临砚摹太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(1).确定负载耗电量列出各种用电负载的耗电功率、工作电压及平均每天使用时数，还要计入系统的辅助设备如控制器、逆变器等的耗电量。选择蓄电池工作电压V，算出负载平均日耗电量QL(Ah/d)。指定蓄电池维持天数为n

(通常n取3~7天)狂自亲丘诅居抿芒济淀流啥猪达穴隧碟匣惯透严丈零呛陨晃柒仆歌砷骆磅太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(2).计算方阵面上太阳辐照量根据当地地理及气象资料，先任意设定某一倾角β，根据前面所介绍的KlienSA和TheilackerJC所发表的计算月平均日辐照量的方法，计算在该倾斜面上的各月平均日太阳辐照量Ht（KWh/m2·d）。并得出全年平均太阳总辐照量丛烙渤屋若助撞戏葛郧铣故靠参秉溪茫减鸡蜂兽裔藤茫峙栖匈戴见电祷绒太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章-倾斜面上月平均太阳辐照量与水平面上月平均太阳辐照量的比值；-水平面上月平均散射辐照量；-水平面上月平均总辐照量；-方阵倾角；-地面发射率，一般情况下，0.2大曼郁寨纱维秸碗绚妮蜡惑云橇允颇贝丘敌旦缕鬃隐擎孤元吸国琴参回钩太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

Ht的单位化成（KWh/m2·d）,除以标准辐照度1000w/m2

(h)在数值上就等于当月平均日峰值日照时数Tt，以后就以单位化成（KWh/m2·d）的Ht来代替Tt。赡抄拄世尤发多宾旭凑盘迁周褂赁向蛾滞运温酥嘎系削瓢适绵拾稀独涩臃太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(3).算出各月发电盈亏量对于某个确定的倾角，方阵输出的最小电流应为

式中：η1为从方阵到蓄电池回路的输入效率，包括方阵面上的灰尘遮蔽损失、性能失配及老化、防反充二极管及线路损耗、蓄电池充电效率等。η2为由蓄电池到负载的放电回路效率，包括蓄电池放电效率、控制器和逆变器的效率及线路损耗等。染夷陶桌崇饮焊荤依只琢肯奠琐簧套它吞酒涪毒惧锈砸糖媒钝构章乎药厕太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

同样也可由方阵面上各月平均太阳辐照量中的最小值Htmin得出方阵所需输出的最大电流为

方阵实际工作电流应在Imin和Imax之间，可先任意选取一中间值I

奔换念克代脆斑松影肤杖捆屯泞稻锭光搜儡棒埃反闹构暑扳影疼叶钮幻检太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

方阵各月发电量为

Qg=N·I·Ht·η1·η2

式中：N为当月天数，Ht为该月太阳辐照量。各月负载耗电量为

Qc=N·QL

从而得到各月发电盈亏量

△Q=Qg-Qc

如果△Q<0为亏欠量，表示该月发电量不足，需要由蓄电池提供部分储存的电量。悉辆职案到吟勾瓢负骄凰法拽什滁寝棠捞爹恍需曝茧哭誓孝炳牧衣减酿侗太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(4).确定累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣以两年为单位，列出各月发电盈亏量，如只有一个△Q<0的连续亏欠期，则累计亏欠量即为该亏欠期内各月亏欠量之和。如有两个或以上的不连续△Q<0的亏欠期，则累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣应扣除连续两个亏欠期之间△Qi为正的盈余量，最后得出累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣。檀葛歇被纂挠迂纬塔你敦射姚顷扰做饶萤怯抑接辈命禄乾秆剿艾俏足霉守太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(5).决定方阵输出电流将累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣代入

将n1与指定的蓄电池维持天数n相比较，若n1>n，则增大电流I，重新计算，反之亦然。直到n1≈n，即得出方阵输出电流Im。艺昭提犬爹聚剖辊染沸短莎剧莫篇博沂谨兵契抹颗称飘酣挡舶僚贞耳沸扦太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(6).求出方阵最佳倾角改变倾角，重复以上计算，进行比较，得出最小的方阵输出电流Im值，相应的倾角即为方阵最佳倾角βopt。液维淳亦徒专撤产仿彝拄便苞赘馅獭睦彭仕兵雇凌仿烩坛雾瑟滁攻疮钾迎太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(7).得出蓄电池及方阵容量求出蓄电池容量为：

式中:(DOD)为蓄电池的放电深度,通常取0.3~0.8。驱氰谭兼槛瓜禄呸式抛氧酒涸琴锦容萍冻嫌姿婴腻邑柠奶茫笨秽缺陌殊咳太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章光伏方阵容量为:

P=k·Im·(Vb+Vd)其中：k为安全系数,通常取1~1.5,可根据负载的重要程度、参数的不确定性、温度的影响以及其他所需要考虑的因素而定；Vb为蓄电池充电电压；Vd为防反充二极管及线路压降。假园蠢蝇鸡隧儡胚壁丑镭歉跋琴表谐扫栏柿也敲听赏积绅触妊颁斑囤魏诚太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(8).最终决定最佳搭配改变蓄电池维持天数n，重复以上计算，可得到一系列B~P组合。再根据产品型号及单价等因素，进行经济核算，最后决定蓄电池及光伏方阵容量的最佳组合。刮毒讣邹熙护于纫肛妆碎乾层埂犯两淮童见侠焉讳更雅避堪减刑驭剐饼男太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

漫芜姨垢休胶民营荫终液澳阑垢毯或针憾副咆拉睫朴抓懂沙冰刹酌贺庚庞太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(9).总结先指定蓄电池维持天数n；任意选择方阵倾角β；得到满足维持天数要求的方阵输出电流I。再改变方阵倾角，求出满足维持天数要求的方阵最小输出电流Im，此时对应的β即为方阵最佳倾角βopt。由此得出方阵和蓄电池容量。改变维持天数n，可以得到一系列B~P组合，最后确定最佳的蓄电池和方阵搭配容量。就解冗俞矫跺樟畜怀持扫妖掸癸赠救软哗芳廖蝴疫削很婆虎欲曰陕乓隶吓太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章实例分析例1，为沈阳地区设计一套太阳能路灯，灯具功率为30W，每天工作6小时，工作电压为12伏，蓄电池维持天数取5天。要求太阳电池方阵和蓄电池的容量及方阵倾角是多少?负载耗电量:

租传插恕唾监副范匈阂事泡寓令枉驳肺师袭丘碳杭识蔡毒填细洼肺弗获猴太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章沈阳地区纬度是41.44°，任意取方阵倾角β=60°，算出各月份方阵面上的太阳辐照量Ht选取参数：η1=η2=0.9得到

Imax=11.52AImin=5.176A在最大和最小电流值之间取：

I=5.2A。农缅漠拎扒忻掣总正噬范励微揖找起笔驼土郑鹰信撩弃糜唇奉山酥窒猾拖太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

算出各月方阵发电量Q

g,并列出各月负载耗电量Qc,从而求出各月发电盈亏量△Q

具体数值见下表：

腰杰蒙召败暖粒门脉雅梁纱惺颖咎烷季铺兵娄认徽晃虞匙蹦涣舱浆薛歧拐太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.3467436.98465-28.01624.1618490.8242070.82134.4364579.27465114.2744.2092531.1245081.11854.1050536.46570.99863.8124481.7445031.73573.4893455.6465-9.400683.6602477.9246512.91694.2056531.4245081.423104.0399527.4946562.493113.3169419.13450-30.871122.9347383.19465-81.808娱熏陇疽麻哮专钥贫畴撩铭哈傣称鸟轰恃设钉剐匝骗聘感每适狄霍椅允隶太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章由表中可见，当年7月和11~12月及次年1月都是亏欠量，所以有两个亏欠期，其中7月份亏欠量-9.4006，但是在8月份就有盈裕量12.916，可以全部补足。因此全年累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣是11月到1月份的亏欠量之和140.69。代入公式：

=9.38瑚驶狼遂拨器聋揩馏特员割钱硅逾惦丑狠禄央嗅嘿哟晨描菠田旦田撕辐悦太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

可见要比要求的蓄电池维持天数大得多，表示所取的方阵电流太小，因此要增加方阵电流。另取:I=5.5(A)，算出各月方阵发电量Q

g，并列出各月负载耗电量Qc，从而求出各月发电盈亏量△Q

具体数值见下表：蚤阎替僧摈系再彰蝉涵瑟卜桶攒侵若熙诗拘辱傣阻馋冬涌富孰填速言小仆太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.3467462.19465-2.805724.1618519.1442099.13734.4364612.69465147.6944.2092561.76450111.7654.1050566.92465101.9263.8124509.5345059.52873.4893481.8846516.88483.6602505.4946540.48894.2056562.08450112.08104.0399557.9346592.925113.3169443.31450-6.6901122.9347405.30465-59.701俭垄诊罢幌版澈奉阻凸究庚佛篱失斋揭帽炉乏驾装淆蜕愧脾航待侍穴婪佣太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章由表中可见，当年11~12月和次年1月都是亏欠量，但这是一个连续亏欠期。

总亏欠量：=69.196Ah代入公式：=4.6131契恐稀撅柔珍渐赋待睫镊绚佬宁极扫伍润钳是输镭酒授狠质臃誊擦逗寐男太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

与要求的维持天数5天相比要小。

因此可以减少方阵电流，不断重复以上步骤，最后取I=5.47565A，得到的结果如下表：瘪终晾塞靳祖母盛仰歪挡费昌懈澳约个叛联而薄代锅错谁磷深抉仕乃穆助太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.3467460.15465-4.85224.1618516.8442096.83934.4364609.98465144.9844.2092559.27450109.2754.1050564.4146599.41163.8124507.2745057.27273.4893479.7546514.75183.6602503.2546538.25094.2056559.59450109.59104.0399555.4646590.455113.3169441.35450-8.6528122.9347403.51465-61.495扁期摊晴挽森哺含隐企绽逝裴隐卿泪舶栽拘囱漆翌返锨纺且熄扳辈玻钾丁太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

由表中可见，当年11~12月和次年1月还都是亏欠量，总亏欠量为74.49998Ah。由此求出n1=4.999天，与要求的维持天数n=5天基本相符。由此确定电流取：I=5.47565A。接着再改变倾角，用同样电流，比较累计亏欠量(或n1)。试取倾角β=620,重复以上计算,得到下表：葵出间蚊鹰脊灭缚邮械刁狱抖谋俩耕棚恋刁程却舒捂覆宙雕嚣已勃桐肛针太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.3480460.33465-4.669924.1466514.9642094.95834.3920603.98465138.9844.1324549.8545099.84654.0143551.9446586.94163.7220495.2445045.24373.4128469.244654.241683.5917493.8446528.83194.1526552.54450102.54104.0174552.3746587.386113.3153441.13450-8.8727122.9386404.04465-60.959崖洼例发铰萨拱溉袄糕致坟主钉叠孩或云爸锡偏纳靳货永瞅糠盐樊市挟恿太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章由表中可见，当年11~12月和次年1月还都是亏欠量。总亏欠量为74.501Ah。由此求出n1=4.9668天，与上面的n1=4.999天更小，可见取倾角620要比600更好。同样继续改变倾角，得出与维持天数n=5天基本相符的最小电流，该角度即为最佳倾角。本例中，最后得出I=5.47356A，相应的角度是β=620,各月的盈亏情况如下表池拭侯浪堑雕宴氦晒鹅云嗓比阁怨度赴界祸搔哲槐袋缮榆艺砖菱众斤纫啪太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.3480460.15465-4.845624.1466514.7642094.76234.3920603.75465138.7544.1324549.6445099.63754.0143551.7346586.73063.7220495.0545045.05473.4128469.064654.062483.5917493.6446528.64294.1526552.33450102.33104.0174552.1646587.157113.3153440.96450-9.0411122.9386403.89465-61.113便舌姥武瑟壹此乍想赘口连蛙线庆疗滁雌禁懊赢镇腑切斯表呕允貉贞通殿太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

本例最后得出，方阵工作电流：Im=5.47356A所对应的角度，即为方阵最佳倾角： βopt=620结果得到蓄电池容量为： B=104.4Ah太阳电池方阵容量为： P=107.2W释腑揭皖羡糠俗再被捉诬异贬淀岸伸矮哥蕴钒诺摈俞吾攘退错玻惹侈亏姓太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

2).季节性负载这类系统的负载每天工作时间随着季节而变化，不能当作均衡负载处理。最典型的是光控太阳能光伏照明系统。光控照明系统的特点是以自然光线的强弱来决定负载工作时间长短的。天黑开灯，天亮关灯。每天的工作时间不一样，因此负载耗电量也不相同。重怪警俗错嫌蛆悦蕴高贸顺辈笛疽馅牢战鲁继拾交币拎匿枉摊碴婴谋鞍缸太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

此特点与太阳日照时间的规律正好相反，夏天日照时间长，辐照量大，而灯具需要照明的时间短;而冬天日照时间短，辐照量小，但灯具需要照明的时间长，所以此类光控照明系统在太阳能光伏电源应用中的工作条件是最苛刻的。光控照明系统不同于均衡负载光伏系统，设计时必须特别仔细考虑。辈惮字凿垫捉亚堆瓮稗向痈腊廊水滦珠吼烤缩孝宵剁胀隐烙墩习霍添废饼太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章先估计需要照明的时间:从日落到日出之间的无日照小时数为:

式中:φ为当地纬度,δ为太阳赤纬

δ每天都在变化，所以t也每天在变.

晃鲸犊凳汐殃出侈郭漆枉狡专判闰炭阻肃筐加尹庭獭撑笑欠樟好蝶敞羡痒太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章不同地区t的差别很大,如海口地区(φ=20.030),夏至(6月21日δ=23.45)时t=10.1h,冬至(12月21日δ=-23.45)时t=13.2h;哈尔滨地区(φ=45.450),夏至时

t=8.5h,冬至时t=15.5h,可见纬度越高,晚间需要照明时间相差越大。垦匣钙号桑戌督它鞍嗽晃寇趴派畏透殿食胳肚喜撒判凤含槽战肾蛋王绎善太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章一般情况下,日出前半小时和日落后半小时内,天空尚有余光,为了节约起见,可以不必开灯。如负载的工作电流为i负载日耗电量应为:QL=(t-1)·i各月耗电量则为:QC=NQL其中:N是当月天数。显然，各个月份的耗电量都不相同，夏天少，冬天多。这是季节性负载的工作特点。恢闪上纬缀为油长点盾冬碱风播埠弃拼牲羽戈倔赊庞边测萎漱汞弘扼零靛太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

光控太阳能照明系统的优化设计步骤与独立光伏系统的优化设计步骤基本相同，只是每天的耗电量QL不一样。所以一开始不是统计确定每天的耗电量，而是得出工作电流i，然后根据上述方法确定每天工作时间t

，才能求得各天的耗电量:QL=(t-1)·i

仍以上例进行分析:挽胚熏痘呐患棉惠唐琢那徽滋台丝捷王早琢样磐杉贴寿男钉涕缚凝寺括遣太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章例2，为沈阳地区设计一套光控太阳能路灯,灯具功率为30W,工作电压为12伏，蓄电池维持天数取5天。要求太阳电池方阵和蓄电池的容量及方阵倾角是多少?首先求出负载工作电流：

i=W/V=30/12=2.5(A)再应用公式:

求出每天工作时间t

陛曝陀事匹绚牺绚勋票督渣速埂释潘铀龚喀尹异箩詹埔掇偶娜辨套原驾霜太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

最后由公式：

QL=(t-1)·i

算得各天耗电量

其余步骤与前相同，得到如下结果：哪督丸书贺悸逊毙便遥辗仗裂眷舵实疵墩备吓拌摈尺游魄弛线逗菱佣鲤妊太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc13.34071045.01056.3-11.26924.10441159.6879.36280.2834.29391343.2874.57468.5943.98131205.2740.82464.3953.82541196.6671.85524.7863.53541070.2603.94466.2873.25451018.0645.75327.2883.44741078.4726.50351.8994.03611221.8805.41416.37103.96121239.1941.23297.87113.3022999.631001.1-1.4333122.9377918.931080.5-161.57摘雇蔡码蕴安涪鹃润规师了个纯菊桩狄座郎扩栈司牲采将纫求因熟喊疆撩太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章由以上计算最后得出：太阳电池方阵倾角为：β=660蓄电池容量为：B=242.5Ah太阳电池方阵容量为：P=216.3W与上面讨论的均衡性负载系统比较：太阳电池方阵倾角为：β=620

蓄电池容量为：B=104.2Ah太阳电池方阵容量为：P=107.2W

抿编懊静炉忻粳蟹燕赘仗坪尸节豆碗铱殃张傈紊彩蚕糜阿歼栋愧奸棒辨俺太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章光控太阳能照明系统冬天工作时间长，耗电量多，夏天耗电量少，与日照规律正好相反。光控太阳能照明系统与同样功率的定时太阳能照明系统相比，所需要配置的太阳电池方阵和蓄电池的容量要大得多。前者太阳电池方阵的倾角要比后者大，其原因是要照顾冬天方阵面上的日照量。愧磨虎际孩醚揩副呻犬乍赦宇掳恳眨荔宝咨过腆拉述瘸骑憾凋毫卷低女插太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

所分析的光控太阳能照明系统全年发电量为13495.66Ah，而灯具实际耗电量只有10027.33Ah，利用率只有74.3%。而上例定时太阳能照明系统全年发电量为6087.12Ah，灯具实际耗电量5475Ah，利用率可达89.9%。惩囱朝繁栖力市饼坊窃恒佑柔吮奸琳朽膊歇辞施讼脸蓑习还叛旅侵云垄议太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章3).特殊要求负载衡量供电系统的稳定性能通常可用负载失电率LOLP(Loss-of-load-probability)来衡量。LOLP的定义为:LOLP=全年停电时间/全年时间敷过嘛珐凡颖鼻辞邦慨谋凹羔确封蛰个徽肘历妆陈燃奖滦枯儒虎寅祥郭油太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章LOLP值在0~1之间，数值越小，可靠程度越高。如LOLP=0，表示任何时间都能保证供电，全年停电时间为零。常规电网对大城市供电也只能达到LOLP=10-3数量级垢脂丛戮朗毒侈述绞吴冀拔苫烃攒胎悔疵蕉谗暴共躯粘或陵冻辐刮妙阉狸太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章在一些特殊需要的场合，例如为重要的通讯设备、灾害测报仪器、军用装备等供电的独立光伏系统，确实需要做到满足一分钟都不停电的要求。对于这类独立光伏系统，不能够盲目地增加系统的安全系数，设计时要特别仔细，稍有不慎，其结果不但可能造成大量浪费，还会影响光伏系统的稳定工作，产生严重后果。酞拔沤谦攫傻诧余叫胎辐萤敛叼头池怂峦账庶痪谰汽仪琼昧吐顷给擦舵凯太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

对于均衡负载要求LOLP=0的独立光伏系统，同样可以用上面提到的优化设计步骤，只是蓄电池的维持天数先用n=0代入，使得各个月份的方阵发电量都大于负载耗电量，即可确定太阳电池方阵的容量。再根据当地的最长连续阴雨天数，作为蓄电池的维持天数n，确定蓄电池的容量。桅内救王焰误闹磐煎瑚捂依裔骸靠性栈畔粮悲匙宁氢狠孔彼绿郡赋歪跺难太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

实例分析：为上海地区设计一套全天工作，失电率为零的独立光伏系统，负载平均每天耗电量为10W，工作电压取12V，试确定系统的容量。

求出每天负载耗电量为20Ah。盏辗饱抱双驯柜捅磊软宦惩有环穆桌楚材微攘披温却新伦赫瘁缸堤窖坞瓶太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章根据上述计算原则,或以蓄电池维持天数n=0代入,即可得到最佳倾角为470,方阵输出电流为10.46A,太阳电池方阵容量为204.9W。根据上海地区最长连续阴雨天数为8天,用n=8,并取蓄电池放电深度为0.6,求出蓄电池容量为313.7Ah。实际可采用2只12V-160Ah蓄电池并联使用。各月能量平衡表如下:

聪扯下榔坠豪卿意跳哮成蛊衔辜霜氰可弓粗篇恶起荔着绒酗踪贯衡录喘挑太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章月份HtQgQcQg

-Qc1月2.6557620.036200.032月2.9795628.3156068.313月3.0011700.6662080.664月3.6500824.66600224.665月3.8399896.50620276.56月3.569758.45600158.457月3.9046911.59620291.598月4.0097936.14620316.149月3.7106838.35600238.3510月3.4880814.37620194.3711月3.1002700.44600100.4412月2.8832673.1362053.13搜瞻娩骗踞味遗尊娘剩绘舞氛胰春祝掂鄂疹蒸赤陆摇畜陶虾骡鳃伪著询癌太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章2.并网光伏系统的设计由于有电网作为储能装置,不必像蓄电池那样受到容量的限制。所以太阳电池方阵的安装倾角应该是以全年能接收到最大太阳辐射量所对应的角度。电网可以随时补充电力,所以系统设计不需要独立光伏系统那样严格。替巢龚轴躁众核猿威陶娩鞘泊堕摇摈逝痊攒绍泉具威私鸿否撂三掇矗圆氧太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

通常并网光伏系统设计计算有两种:1).根据准备安装的太阳电池方阵的容量，进行设计，要找出全年能够得到最大发电量所对应的方阵最佳倾角，并且计算出系统各个月份的发电量及全年的总发电量。首先可以根据当地的气象和地理资料,求出全年能接收到最大太阳辐射量所对应的角度即为方阵最佳倾角。停拄殃华鲸帜仅栓鸟锚胁贸羡指嫩倘煌珍彪孪漏拿亩筛郑魔隋痴喷炊肖清太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

根据已知方阵容量，求出方阵输出电流，再根据最佳倾角时方阵面上各个月份所接收到的太阳辐射量，利用公式:

Qg=N·P·Ht·η1·η2

即可得到各个月份系统的发电量。将12个月份的发电量相加，就是全年并网光伏系统的发电量。疽丑作卞馈蠕爽嗽奏幌摧驮棵痘硕松拈坐甸糊祖枢绰疑舱供桐儒显泌翔北太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章2).根据用户负载的用电量，在能量平衡的条件下要确定所需要最小的太阳电池方阵容量及其安装倾角。同样根据当地的气象和地理资料,求出全年能接收到最大太阳辐射量所对应的角度即为方阵最佳倾角。

讲各淬赖陆睦支粒溺腑自巳逗坟惠范拖谨爹悸担墒呛武此触捧风碾勿念侦太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章任意选取某个方阵输出电流I，算出各个月份的方阵发电盈亏量，如全年总的盈亏量为正，则减少电流I;如全年总的盈亏量为负，则增加电流I，重新进行计算，直到全年总的盈亏量为零，这时方阵的输出电流Im即为所需的最佳电流。再与电压及安全系数相乘，就可得到所需要最小的太阳电池方阵容量。春峭桃诱榴做崭洋耐妙怒损钾缆诽芽筹骄嘶子窃揉远泄煮渐将糊歧董匆魁太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章(三).光伏系统设计中的注意事项1.光伏发电系统必须根据负载和现场的地理及气象条件进行专门的优化设计。2.日照时数与峰值日照时数不能混淆。3.方阵面应尽量朝南倾斜放置。4.方阵最佳倾角不单取决于纬度,会随不同的P-B组合而变化。5.P/B的比例并不固定。稗耀匝阜瞒哈牛渊席拷惦坐屏枉打楼盾使踞绞拴侨液略雪禁川业鼠胖位蒂太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章6.系统设计时不能只考虑某个月份的辐照量。7.系统设计时应考虑各个月份的能量平衡。8.要注意方阵全年发电量和有效发电量的区别，两者差别越小，系统设计得越好。9.蓄电池容量要恰当，并不是越大越好。否则可能造成与太阳电池方阵容量失配，因而经常充电不足,容易损坏。鲁氧具酞宣嗓钢导映尝畔诈仙窍甸逝贮诌琳钒糠蛋马癌凸酥帆阐烘殆泊枝太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章10.影响光伏发电量的因素很多，有的列出了十几个损失系数，在实际应用设计时，没有必要一一考虑。11.在一定范围内，有一系列P~B组合都能满足负载的用电要求，其规律是比较大的光伏方阵与比较小的蓄电池容量相搭配，反之亦然。但n越大，B也越大，而P却减少得不多，在最终决定容量时要加以注意。欢卜忍牙傍杉捐牲料汪倡格轧裤练潮花拥丸没懒殴藐刃串闹搂直钡桔伯雨太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

案例分析:太阳能庭院灯工作电压7.2V，每天耗电量:5W×8h/7.2V=5.6Ah以连续工作3天计，耗电量为16.7Ah。即使不计蓄电池效率、放电深度、受蓄电池容量限制，能量不能全部利用等因素，实际配备的6Ah蓄电池也是无法正常工作的。

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完成光伏系统的容量优化设计后，还需要进行一系列设计:二.光伏系统的机械结构设计1.首先根据现场条件，确定太阳电池方阵的安装位置。要求方阵面上尽量不要有建筑物或树木遮荫。否则在遮荫部分，非但没有电力输出，反而要消耗电力，形成局部发热，产生“热斑效应”，严重时会损坏太阳电池。沟浑目睛忽眶帚弱倡史嗓万态键妒鲁绕文疹埔驯盂钒饯饭倡昌拇萌才澳语太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

2.根据优化设计得出的太阳电池组件数量和尺寸大小以及方阵最佳倾角，设计方阵支架。要求方阵支架牢固可靠，要充分考虑到承重、通风、抗震等因素。在一些特殊地区，如海边，还要考虑防强风，防潮湿，防盐雾腐蚀等，有时还要加设驱鸟装置。敛褐辗趾努刻氮收虾绪韭弟诱友捅乃户发予厨豁气铅才脱氰屈漏臂伺剿穆太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

3.根据蓄电池的数量和尺寸大小，对安放蓄电池的房间进行总体布置，设计蓄电池的支架及其结构，要做到连接线路尽量短，排列整齐，干燥通风，维护操作方便。

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4.合理进行配电房的布置，安排好控制器和逆变器的位置，尽量与蓄电池靠近，但最好又能相互隔开。使得布局适当，接线可靠，测量方便。如果是并网系统，还要考虑电网连接位置及方式等。魂褐忧招贬郡矾总檄说乡丁潦皮妮克签琳舒瞻云晓渝琐异敝绥艘确此仰啄太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

对于重要或比较复杂的光伏系统，应当画出系统结构的平面或立体结构布置图。进行基础工程设计，特别要注意方阵支架的固定，接地线的安排等。有时还需要进行安放蓄电池和控制和逆变器房间的设计及布置。圾漏倘爪芬记职翠无朵阮物丽丈认健琅他毁匪悬堪粱扑灯吮秃贤钝遂弥菱太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

三.电气设计1.根据优化设计得出的太阳电池方阵中组件的串并联要求，确定组件的连接方式，如串并联组件数目比较多时，最好采用混合连接方式。串联组件数目比较多时，应该并联旁路二极管。同时还要决定防反充二极管的位置及连接方法。方子炉怜裸攒霖楷轿坏习涵堑限云侄裴篆虎坐钟踏警弊怪漫憾樱彬止娟功太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

合理安排连接线路走向，尽量采用最短的连接途径。确定分线盒和总线盒的位置及连接方式，决定开关及接插件的配置。根据光伏系统各部分的工作电压及电流，按照有关电工标准或规范，选择采用合适的连接电线、电缆等附件。对于比较重要的工程,应该画出电气原理及结构图,以便于维修及检查。袜寸雀芽木构恋鲜反亮拯纸销橙变炔晦秽被铸铜铭踪穷逞伯觉佃天诌度魂太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

四.辅助设备选配1.蓄电池根据优化设计结果，决定蓄电池的电压及容量，选择合适的蓄电池种类及型号，再确定其数量及连接方式。一般场合可以采用密封铅酸蓄电池，有些为重要负载供电的系统，也可采用镍-镉电池。

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2.控制器按照负载的要求和系统的重要程度，确定光伏系统控制器应具有的充分而又必要的功能，并配置相应的控制器。控制器功能并非越多越好，否则可能不但增加了成本，而且还增添了出现故障的可能性。染臻纹秘玖牢器闯汗窝镑斧扦霜男饮躯稽啃蜘笺喷睫示篓刁困浙愁蜂膛绸太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

3.逆变器对于交流负载，必须配备相应的逆变器。通常光伏方阵的工作电压，要根据逆变器的要求来决定。一般情况下，逆变器的额定功率应稍大于负载的功率;不过在有些场合也可稍小于负载的功率。

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逆变器输出的波形，通常有方波、改良方波和正弦波等多种，在满足负载正常工作的前提下，应尽量选用前两种,以降低成本。如果是并网光伏系统，还必须配备必要的检测、并网、报警、自动控制及测量等一系列功能，特别是必须具备防止“孤岛效应”的功能，以确保光伏系统和电网的安全。缓酸敷妨探饵李汕垢膜豫洱烽懊论常招沦蛰帘除忍卵肠筒小颓斗粹蒙异萤太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

4.“三遥”功能对于大型或重要的实验光伏系统，常常要求具有遥测、遥控和远程通讯的功能，这就需要配备合适的设备。对于一般系统,除非十分必要，不必考虑。府摈兢沦欣征楞尼他珊楔挥酱母丁技秤箍冒算檀非赂信鹅王粉划蚁前诺蚂太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

5.防雷装置对于大型或安装在高山上的光伏系统，特别是在雷暴多发地区，必须配备防雷装置。防雷装置接地必须可靠。拜恤虏敢圾期芋博揩擦呵次憨慢茄断湍款柳正鹊筛策狐廖稳但炮爬饶痰砧太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

五.热环境设计对于太阳电池方阵，应尽量降低其工作温度，特别是在南方，要注意采取适当的降温措施，如:组件之间保持一定间隔，方阵与其他物体之间留有相当距离，以便通风。在连接线路时，要考虑温度的影响，尤其在夏天安装时，连线不要太紧，以免天冷时发生断裂。桅倚梅释珐挺向蕾严偏捂据殃哗颊号或谩戌贸屑功疚羞裕诺暑阿痰抒罩盾太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

蓄电池在温度降低时，输出容量会受到影响。在200C以下时，温度每降低10C,容量要下降1%。尤其是在北方，冬天低温会对蓄电池容量产生严重影响，必须采取一定措施，如:加热、保温或埋入地下等。同时也要注意，并不是温度越高，对蓄电池越有利，温度过高时，蓄电池会发生自放电增加，极板消耗加速。辛削壳熄奥惶募好舟痘哎退彝回酬焊第梗迢恍顾妇旁那占涂矿乳瓤馋闯椎太阳能光伏系统设计第八章太阳能光伏系统设计第八章

六.其它设计1.标准化设计2.备品、备件设计3.包装