太阳能光伏系统设计第八章.ppt
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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∣。
(5). 决定方阵输出电流 ➢ 将累计亏欠量 ∑∣-⊿Qi∣代入
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
Qi
QL
➢ 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 I m。
➢ 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。
➢ 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。
(二). 光伏系统优化设计步骤:
(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 I m值，相应
的倾角即为方阵最佳倾角βopt。
(7). 得出蓄电池及方阵容量 ➢ 求出蓄电池容量为：
B
Qi
DOD
➢ 式中: (DOD)为蓄电池的放电深度,通 常取 0.3 ~ 0.8 。
光伏方阵容量为:
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。
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:
Ql
30 6 12
15Ah
➢ 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=11.52A
Imin=5.176A
➢ 在最大和最小电流值之间取：
开始
输入纬度、倾角、H、 Hb
估算方阵电流最大值、最小值
改变 I (Imin<I<Imax) Qa、Qc 、ΔQ
确定累计亏欠量
N |n1- n|<0.1
Y
N
判断是否
最佳倾角
Y
确定蓄电池及方阵容量
(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
➢
Tt
H t kwh / m2 1000 w / m2
Ht
(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 。
(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
I min
Ht
QL
1
2
➢ 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。
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。
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。
阳总辐照量 H t
R D Hd 1 cos 1 cos
2H
2
➢ R -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；
➢ Hd -水平面上月平均散射辐照量； ➢H -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
➢ Ht的单位化成（KWh / m2 ·d）,除以 标准辐照度1000w/m2
P = k ·I m ·( V b + V d ) ➢ 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；V b为蓄电池充电电压； V d 为防反充二极管及线路压降。
(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。
➢ 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)
Ht
(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 Klien S A 和 Theilacker J C 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
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。
(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。
➢ 同样也可由方阵面上各月平均太阳辐 照量中的最小值Ht min得出方阵所需输 出的最大电流为
I max
QL
Htmin 1
2
➢ 方阵实际工作电流应在 I min和 I max 之 间，可先任意选取一中间值 I
➢ 方阵各月发电量为
Q g = N ·I·H t·η1·η2 ➢ 式中：N 为当月天数， H t为该月太阳辐照量。 ➢ 各月负载耗电量为
Q c = N ·QL ➢ 从而得到各月发电盈亏量
△Q= Q g - Q c ➢ 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。
(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
△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∣。
(5). 决定方阵输出电流 ➢ 将累计亏欠量 ∑∣-⊿Qi∣代入
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
Qi
QL
➢ 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 I m。
➢ 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。
➢ 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。
(二). 光伏系统优化设计步骤:
(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 I m值，相应
的倾角即为方阵最佳倾角βopt。
(7). 得出蓄电池及方阵容量 ➢ 求出蓄电池容量为：
B
Qi
DOD
➢ 式中: (DOD)为蓄电池的放电深度,通 常取 0.3 ~ 0.8 。
光伏方阵容量为:
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。
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:
Ql
30 6 12
15Ah
➢ 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=11.52A
Imin=5.176A
➢ 在最大和最小电流值之间取：
开始
输入纬度、倾角、H、 Hb
估算方阵电流最大值、最小值
改变 I (Imin<I<Imax) Qa、Qc 、ΔQ
确定累计亏欠量
N |n1- n|<0.1
Y
N
判断是否
最佳倾角
Y
确定蓄电池及方阵容量
(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
➢
Tt
H t kwh / m2 1000 w / m2
Ht
(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 。
(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
I min
Ht
QL
1
2
➢ 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。
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。
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。
阳总辐照量 H t
R D Hd 1 cos 1 cos
2H
2
➢ R -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；
➢ Hd -水平面上月平均散射辐照量； ➢H -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
➢ Ht的单位化成（KWh / m2 ·d）,除以 标准辐照度1000w/m2
P = k ·I m ·( V b + V d ) ➢ 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；V b为蓄电池充电电压； V d 为防反充二极管及线路压降。
(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。
➢ 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)
Ht
(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 Klien S A 和 Theilacker J C 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
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。
(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。
➢ 同样也可由方阵面上各月平均太阳辐 照量中的最小值Ht min得出方阵所需输 出的最大电流为
I max
QL
Htmin 1
2
➢ 方阵实际工作电流应在 I min和 I max 之 间，可先任意选取一中间值 I
➢ 方阵各月发电量为
Q g = N ·I·H t·η1·η2 ➢ 式中：N 为当月天数， H t为该月太阳辐照量。 ➢ 各月负载耗电量为
Q c = N ·QL ➢ 从而得到各月发电盈亏量
△Q= Q g - Q c ➢ 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。
(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