太陽能電池組件及方陣的設(shè)計(jì)方法案例圖文說明

太陽能電池組件及方陣的設(shè)計(jì)方法案例圖文說明上面已經(jīng)說過，太陽能電池組件的設(shè)計(jì)就是滿足負(fù)載年平均每日用電量的需求。所以，設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽能電池組件大小的基本方法就是用負(fù)載平均每天所需要的用電量（單位：安時(shí)或瓦時(shí)）為基本數(shù)據(jù)，以當(dāng)?shù)靥柲茌椛滟Y源參數(shù)如峰值日照時(shí)數(shù)、年輻射總量等數(shù)據(jù)為參照，并結(jié)合一些相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)或系數(shù)綜合計(jì)算而得出的。在設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽能電池組件或組件方陣時(shí)，一般有兩種方法。一種方法是根據(jù)上述各種數(shù)據(jù)直接計(jì)算出太陽能電池組件或方陣的功率，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選配或定制相應(yīng)功率的電池組件，進(jìn)而得到電池組件的外形尺寸和安裝尺寸等。這種方法一般適用于中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另一種方法是先選定尺寸符合要求的電池組件，根據(jù)該組件峰值功率、峰值工作電流和日發(fā)電量等數(shù)據(jù)，結(jié)合上述數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在計(jì)算中確定電池組件的串、并聯(lián)數(shù)及總功率。這種方法適用于中大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。下面就以第二種方法為例介紹一個(gè)常用的太陽能電池組件的設(shè)計(jì)計(jì)算公式和方法，其他計(jì)算公式和方法將在下一節(jié)中分別介紹。1．基本計(jì)算方注計(jì)算太陽能電池組件的基本方法是用負(fù)載平均每天所消耗的電量(Ah)除以選定的電池組件在一天中的平均發(fā)電量(Ah)，就算出了整個(gè)系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽能電池組件數(shù)。這些組件的并聯(lián)輸出電流就是系統(tǒng)負(fù)載所需要的電流。具體公式為：負(fù)載用電10A,負(fù)載工作8小時(shí)。（220V）其中,組件日平均發(fā)電量=組件峰值工作電流(A)×峰值日照時(shí)數(shù)(h)。假設(shè)告知負(fù)載日耗電（KWh），如何計(jì)算負(fù)載日平均用電量（Ah）。再將系統(tǒng)的工作電壓除以太陽能電池組件的峰值工作電壓，就可以算出太陽能電池組件的串聯(lián)數(shù)量。這些電池組件串聯(lián)后就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的工作電壓或蓄電池組的充電電壓。具體公式為：系數(shù)1.43是太陽能電池組件峰值工作電壓與系統(tǒng)工作電壓的比值。例如，為工作電壓12V的系統(tǒng)供電或充電的太陽能電池組件的峰值電壓是17～17.5V；為工作電壓24V的系統(tǒng)供電或充電的峰值電壓為34～34.5V等。因此為方便計(jì)算用系統(tǒng)工作電壓乘以1.43就是該組件或整個(gè)方陣的峰值電壓近似值。例如：假設(shè)某光伏發(fā)電系統(tǒng)工作電壓為48V，選擇了峰值工作電壓為17.0V的電池組件，則：（塊）有了電池組件的并聯(lián)數(shù)和串聯(lián)數(shù)后，就可以很方便地計(jì)算出這個(gè)電池組件或方陣的總功率了，計(jì)算公式是： 例如，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，用電負(fù)載需求如下表所示。提供電池組件240W,最大工作電流8A，最大工作電壓30V，系統(tǒng)工作電壓為交流220V，假設(shè)系統(tǒng)中不存在升壓電路。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電池組件容量。2．相關(guān)因素的考慮上面的計(jì)算公式完全是理想狀態(tài)下的書面計(jì)算。如果根據(jù)上述計(jì)算公式計(jì)算出的電池組件容量，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中是不能滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)的用電需求的。為了得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就要把一些相關(guān)因素和數(shù)據(jù)考慮進(jìn)來并納入到計(jì)算中。與太陽能電池組件發(fā)電量相關(guān)的主要因素有兩點(diǎn)。(1)太陽能電池組件的功率衰降。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，太陽能電池組件的輸出功率（發(fā)電量）會(huì)因?yàn)楦鞣N內(nèi)外因素的影響而衰減或降低。例如，灰塵的覆蓋、組件自身功率的衰降、線路的損耗等各種不可量化的因素，在交流系統(tǒng)中還要考慮交流逆變器的轉(zhuǎn)換效率因素。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要將造成電池組件功率衰降的各種因素按10%的損耗計(jì)算，如果是交流光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，還要考慮交流逆變器轉(zhuǎn)換效率的損失也按l0%計(jì)算。這些實(shí)際上都是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)為電池組件留有合理余量。(2)蓄電池的充放電損耗。在蓄電池的充放電過程中，太陽能電池產(chǎn)生的電流在轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存的過程中會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱、電解水蒸發(fā)等產(chǎn)生一定的損耗，也就是說蓄電池的充電效率根據(jù)蓄電池的不同一般只有90%～95%。因此在設(shè)計(jì)時(shí)也要根據(jù)蓄電池的不同將電池組件的功率增加5%～10%，以抵消蓄電池充放電過程中的耗散損失。3．實(shí)用的計(jì)算公式上面的公式只是一個(gè)理論的計(jì)算，在考慮到各種因素影響后，將相關(guān)系數(shù)納入到上述公式中，才是一個(gè)設(shè)計(jì)和計(jì)算太陽能電池組件的完整公式。將負(fù)載日平均用電量除以蓄電池的充電效率，就增加了每天的負(fù)載用電量，實(shí)際上給出了電池組件需要負(fù)擔(dān)的真正負(fù)載；將電池組件的損耗系數(shù)乘以組件的日平均發(fā)電量，這樣就考慮了環(huán)境因素和組件自身衰降造成的組件發(fā)電量的減少，有了一個(gè)符合實(shí)際應(yīng)用情況下的太陽能電池發(fā)電量的保守估算值。綜合考慮以上因素，得出計(jì)算公式如下： 在進(jìn)行太陽能電池組件的設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)，還要考慮季節(jié)變化對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量的影響。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)和計(jì)算得出組件容量時(shí)，一般都是以當(dāng)?shù)靥柲茌椛滟Y源的參數(shù)如峰值日照時(shí)數(shù)、年輻射總量等數(shù)據(jù)為參照數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是全年平均數(shù)據(jù)，參照這些數(shù)據(jù)計(jì)算出的結(jié)果，在春、夏、秋季一般都沒有問題，冬季可能就會(huì)有點(diǎn)欠缺。因此在有條件時(shí)或設(shè)計(jì)比較重要的光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，最好以當(dāng)?shù)厝昝總€(gè)月的太陽能輻射資源參數(shù)分別計(jì)算各個(gè)月的發(fā)電量，其中的最大值就是一年中所需要的電池組件的數(shù)量。例如，某地計(jì)算出冬季需要的太陽能組件數(shù)量是8塊，但在夏季可能有5塊就夠了，為了保證該系統(tǒng)全年的正常運(yùn)行，就只好按照冬季的數(shù)量確定系統(tǒng)的容量。計(jì)算舉例：某地建設(shè)一個(gè)移動(dòng)通信基站的太陽能光伏供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流負(fù)載，負(fù)載工作電壓48V，用電量為每天150Ah，該地區(qū)最低的光照輻射是1月份，其傾斜面峰值日照時(shí)數(shù)是3.5h，選定125W太陽能電池組件，其主要參數(shù)：峰值功率125W、峰值工作電壓34.2V、峰值工作電流3.65A，計(jì)算太陽能電池組件使用數(shù)量及太陽能電池方陣的組合設(shè)計(jì)。根據(jù)上述條件，并確定組件損耗系數(shù)為0.9，充電效率系數(shù)也為0.9。因該系統(tǒng)是直流系統(tǒng)，所以不考慮逆變器的轉(zhuǎn)換效率系數(shù)。=15根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，采用就高不就低的原則，確定電池組件并聯(lián)