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光伏发电系统设计与计算公式大全

2016-01-25 08:31:26 东莞市恩佑电子科技有限公司 阅读
1. 转换效率;η=Pm(电池片的峰值功率)/A(电池片面积);其中:Pin=1KW/㎡=100mW/cm2;
 
2. 充电电压;Vmax=V额×1.43倍;
 
3.电池组件串并联;
 
3.1电池组件并联数=负载日平均用电量(Ah)/;
 
3.2电池组件串联数=系统工作电压(V)×系数1;
 
4.蓄电池容量;(单位是安时Ah,或者单位极板CELL几W,简称W/CELL.
 
蓄电池容量=负载日平均用电量(Ah)×连续阴光伏发电 系统设计计算公式
 
5平均放电率
 
平均放电率(h)=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度
 
6.负载工作时间
 
负载工作时间(h)=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率
 
7.蓄电池
 
7.1蓄电池容量=负载平均用电量(Ah)×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数
 
7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压
 
7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量 8.以峰值日照时数为依据的简易计算
 
8.1组件功率=(用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数)×损耗系数
 
损耗系数:取1.6~2.0根据当地污染程度、线路长短、安装角度等
 
8.2蓄电池容量=(用电器功率×用电时间/系统电压)×连续阴雨天数×系统安全系数
 
系统安全系数:取1.6~2.0,根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等
 
9.以年辐射总量为依据的计算方式
 
组件(方阵)=K×(用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间)/当地年辐射总量
 
有人维护+一般使用时,K取230:
 
无人维护+可靠使用时,K取251:
 
无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时,K取276
 
10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算
 
10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量
 
系数5618: 根据充放电效率系数、组件衰减系数等:
 
安全系数: 根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等,取1.1~1.3
 
10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压:
 
10:无日照系数(对于连续阴雨不超过5天的均适用)
 
11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算
 
11.1电流
 
组件电流=负载日耗电量(Wh)/系统直流电压(V)×峰值日照时数(h)×系统效率系数
 
系统效率系数:含蓄电池充电效率0.9,逆变器转换效率0.85,组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.
 
具体根据实际情况进行调整。
 
11.2功率
 
组件总功率=组件发电电流×系统直流电压×系数1.43
 
系数1.43:组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。
 
11.3蓄电池组容量
 
蓄电池组容量=【负载日耗电量埠栀/系统直流电压因】×【连续阴雨天数/逆变器效率×蓄电池放电深度】
 
逆变器效率:根据设备选型约80%~93%之间:
 
蓄电池放电深度:根据其性能参数和可靠性要求等,在50%~75%之间选择。
 
12.以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法
 
12.1系统蓄电池组容量的计算
 
蓄电池组容量(Ah)=安全次数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数×低温修正系数/蓄电池最大放电深度系数
 
安全系数:1.1-1.4之间:
 
低温修正系数:0℃以上时取1.0,-10℃以上取1.1,-20℃以上取1.2:
 
蓄电池最大放电深度系数:浅循环取0.5,深度循环取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85.
 
12.2组件串联数
 
组件串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/选定组件峰值工作电压(V)
 
12.3组件平均日发电量计算
 
组件日平均发电量=(Ah)=选定组件峰值工作电流(A)×峰值日照时数(h)×斜面修正系数×组件衰减损耗系数
 
峰值日照时数和倾斜面修正系数为系统安装地的实际数据:
 
组件衰减损耗修正系数主要指因组件组合、组件功率衰减、组件灰尘遮盖、充电效率等的损失,一般取0.8:
 
12.4两段连续阴雨天之间的最短间隔天数需要补充的蓄电池容量的计算
 
补充的蓄电池容量(Ah)=安全系数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数
 
组件并联数的计算:
 
组件并联数=【补充的蓄电池容量+负载日平均耗电量×最短间隔天数】/组件平均日发电量×最短间隔天数
 
负载日平均耗电量=负载功率/负载工作电压×每天工作小时数
 
13.光伏方阵发电量的计算
 
年发电量=(kWh)=当地年总辐射能(KWH/㎡)×光伏 方阵面积(㎡)×组件转换效率×修正系数。
 
P=H·A·η·K
 
修正系数K=K1·K2·K3·K4·K5
 
K1组件长期运行的衰减系数,取0.8:
 
K2灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正,取0.82:
 
K3为线路修正,取0.95:
 
K4为逆变器效率,取0.85或根据厂家数据:
 
K5为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数,取0.9左右。
 
14.根据负载耗电量计算光伏方阵的面积
 
光伏 组件方阵面积=年耗电量/当地年总辐射能×组件转换效率×修正系数 A=P/H·η·K
 
15.太阳能辐射能量的转换
 
1卡(cal)=4.1868焦(J)=1.16278毫瓦时(mWh) 1千瓦时(kWh)=3.6兆焦(MJ)
 
1千瓦时/㎡(KWh/㎡)=3.6兆焦/㎡(MJ/㎡)=0.36千焦/厘米
 
2(KJ/cm2) 100毫瓦时/厘米2(mWh/cm2)=85.98卡/厘米2(cal/cm2)
 
1兆焦/米2(MJ/m2)=23.889卡/厘米2(cal/cm2)=27.8毫瓦时/厘米2(mWh/cm2)
 
当辐射量的单位为卡/厘米2:年峰值日照时数=辐射量×0.0116(换算系数)
 
当辐射量的单位为兆焦/米2:年峰值日照时数=辐射量÷3.6(换算系数)
 
当辐射量单位为千瓦时/米2:峰值日照小时数=辐射量÷365天
 
当辐射量的单位为千焦/厘米2,峰值日照小时数=辐射量÷0.36(换算系数)
 
16.蓄电池选型
 
蓄电池容量≥5h×逆变器功率/蓄电池组额定电压
 
17.电价计算公式
 
发电成本价格=总成本÷总发电量
 
电站盈利=(买电价格-发电成本价格)×电站寿命范围内工作时间 发电成本价格=(总成本-总补贴)÷总发电量
 
电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间
 
电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间+非市场因素收益
 
18.投资回报率计算
 
无补贴: 年发电量×电价÷投资总成本×100%=年回报率
 
有电站补贴: 年发电量×电价÷(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率
 
有电价补贴及电站补贴: 年发电量×(电价+补贴电价)÷(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率
 
19.光伏方阵倾角角度和方位角角度
 
19.1倾斜角
 
纬度 组件水平倾角
 
0°—25° 倾角=纬度
 
26°—40° 倾角=纬度+5°—10°(在我国大部分地区采取+7°)
 
41°—55° 倾角=纬度+10°—15°
 
纬度>55° 倾角=纬度+15°—20°
 
19.2方位角
 
方位角=【一天中负荷的峰值时刻(24h制)-12】×15+(经度-116)
 
20.光伏方阵前后排间距:
 
D = 0 . 7 0 7 H / t a n * a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ- 0 . 3 9 9 s i nΦ) +
 
D:组件方阵前后间距
 
Φ:光伏 系统所处纬度(北半球为正,南半球为负)
 
H:为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高
 
21、太阳高度角计算
1、 冬至日太阳高度角计算公式:An=90°-(B1+B0),
 
AN为太阳高度角,B1为城市纬度,B0为回归线纬度=23°26′。
 
举例:北京冬至日太阳高度角
 
北京的纬度为39°54′
 
那么代入公式就得出:
 
北京冬至日太阳高度角=90°-(39°54′+23°26′)=73°72′
 
太阳高度角计算公式
 
太阳光线与地面的夹角 H=90-│α(+/-)β│
 
α是代表当地地理纬度
 
β是代表太阳直射点地理纬度
 
(+\-)是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球:
 
如果在同一半球就是—;
 
在南北两个半球就是+.
 
地球绕太阳公转,由于地轴的倾斜,地轴与轨道平面始终保持着大概66`34'的夹角,这样,才引起太阳直射点在南北纬23`26’之间往返移动,并决定了太阳可能直射的范围:
 
春,秋分日,太阳直射赤道---即直射点的纬度为0`;
 
冬至日,太阳直射南回归线--即直射点的纬度为 23`26’S;
 
夏至日,太阳直射北回归线--即直射点的纬度为23`26’N。
 
2、太阳高度角简称太阳高度(其实是角度) 对于地球上的某个地点,太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。
 
我们用h来表示这个角度,它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。
 
太阳赤纬以δ表示,观测地地理 纬度用φ表示,地方时(时角)以t表示,有太阳高度角的计算公式:
 
sin h=sin φ sin δ+sin φ cos δ cos t
 
日升日落,同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。
 
日出日落时角度都为零度,正 午时太阳高度角最大。
 
正午时时角为0,以上公式可以简化为: sin H=sin φ sin δ+sin φ cos δ
 
其中,H表示正午太阳高度角。
 
由两角和与差的三角函数公式,可得 sin H=cos(φ-δ)
 
因此, 对于北半球而言,H=90°-(φ-δ);
 
对于南半球而方,H=90°-(δ-φ)。
 
还是举个例子来推导,假设春分日(秋分日也可,太阳直射点在赤道) 某时刻太阳直射(0°,120°e)这一点,120°e经线上各点都是正午 这点离太阳直射点的纬度距离当然是0度啦(因为就是自己嘛)
 
此时,(0°,120°e)的太阳高度角就是90°(因为直射它嘛) 另外一个观测点,(1°n,120°e)与太阳直射点的纬度差为1度 此时,这一点的太阳高度角为89°(涉及立体几何计算,我就不详细推导了)
 
聪明的你肯定知道,
 
(1°s,120°e)与太阳直射点的纬度差也是1度
 
因此,当地的太阳高度角也是89°!right!
 
同一时刻,下列各观测点,报告的太阳高度角度数如下:
 
南北纬2度(与太阳直射点相距2纬度):88°(=90°-2°)
 
南北纬3度(与太阳直射点相距3纬度):87°(=90°-3°)
 
南北纬10度(与太阳直射点相距10纬度):80°(=90°-10°)
 
南北纬30度(与太阳直射点相距30纬度):60°(=90°-30°)
 
南北纬80度(与太阳直射点相距80纬度):10°(=90°-80°)
 
南北纬90度(与太阳直射点相距90纬度):0°(=90°-90°)
 
但是,这个“纬度差”的计算可是有讲究的: 设太阳直射点纬度为θ°,观测点纬度δ°
 
如果θ与δ在同一半球,则“纬度差”为|θ-δ|(θ减δ差的绝对值)
 
如果θ与δ在异半球,则“纬度差”为θ+δ
 
说起来好像很麻烦,其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了 比如太阳直射点是北纬10°,观测点是北纬30°,纬度差当然是20°
 
如果太阳直射点是南纬10°,观测点是北纬30°,纬度差当然是40°
 
事实上,计算“正午太阳高度角”,根本就不要考虑“正午”这个因素 只要用90°减去观测点与太阳直射点的纬度差,得出的就是正午太阳高度角。
 
行了,就写这么多吧,即使你前面都没搞明白也没关系,只要你记住一个公式
 
正午太阳高度角=90°-该地与太阳直射点纬度差 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的,所以它(ED)也可 以用与式(1)相类似的表达式表述,即:
 
ED=0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ-0.1712sin3θ-0.758cosθ+0.3656cos 2θ+0.0201cos3θ
 
(5) 式中θ称日角,即 θ=2πt/365.2422(2) 这里t又由两部分组成,即 t=N-N0 (3) 式中N为积日,所谓积日,就是日期在年内的顺序号,例如,1月1日其积日为1,平年12月 31日的积日为365,闰年则为366,等等。
 
N0=79.6764+0.2422×(年份-1985)-INT〔(年份-1985)/4〕度
 

 

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