一倍以上

,显然加上相同的度数作为方阵倾角是不妥当的。 不少资料提出了确定方阵最佳倾

角的方法

,然而由于现代计算技术的进步,可以通过一定的计算方法,在满足负载用电要求的

条件下

,比较各种不同的倾角所需配置的太阳电池方阵和蓄电池容量的大小,从而决定方阵的

最佳倾角。事实上

,设计时对于不同的蓄电池维持天数,要求的系统累计亏欠量不一样,最佳倾

角也不一定相同

(见表 1) ,所以不必事先确定。 2. 5 　温度影响 众所周知,在太阳电池温度升

高时

,其开路电压要下降,输出功率会减少。所以,有些设计方法在最后确定方阵容量时,考虑太

阳电池温度系数的影响

,从而增大容量[1 ,7 ] 。然而,这种把方阵当作全年都处在最高温度下

工作

,显然是个保守的方法。实际上,现在常用的 36 片太阳电池串联为 12 V 蓄电池充电的标

准组件

,已经考虑了夏天温度升高的影响。而且,通常夏天太阳辐射强度较大,方阵发电量常有

盈余

,完全可以弥补由于温度升高所减少的电能,因此在计算太阳电池容量时可以不必考虑温

度的影响。在特殊情况下

,只要增加系统的安全系数即可。不过在温度较低时,蓄电池输出容量

要受到影响

,在冬天工作温度低于 0 

℃时,应适当加以考虑。 2. 6 　蓄电池维持天数 通常是指

没有光伏方阵电力供应的情况下

,完全由蓄电池储存的电量供给负载所能维持的天数。有的

资料建议在

3～6d 中选取[8 ] ,也可参考当地年平均连阴雨天数等因素而定。 3 　独立光伏系

统优化设计步骤

 3. 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) 。 3. 2 　计算方阵面上太阳辐照量 输入当地地理及气象
资料

,根据 2. 3 节所介绍的方法,计算不同倾斜面上的全年平均太阳辐照量 Ht (kWh/ m2·d) 。

 

3. 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: 图片附件: [式
2] equ2.JPG (2006-3-14 13:49, 20.62 K) 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。 3. 4 　确定累计亏欠量

Σ| - ΔQi | 　　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

Σ| - ΔQi | 应扣除连续两个亏欠期之间 ΔQi 为正的盈余量,最后得出累计亏欠量 Σ| - 

ΔQi | 。 3. 5 　决定方阵输出电流 将累计亏欠量 Σ| - ΔQi | 代入下式: n1 = Σ| - ΔQi |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

Im 。 3. 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 。 3. 7 　得出蓄电池及方阵

容量

 这样可以求出蓄电池容量为: Β = Σ| - ΔQi |( DOD) ·η2 光伏方阵容量为: P = k ·Im ·( Vb + 

Vd) 其中: k 为安全系数; Vb 为蓄电池充电电压; Vd 为防反充二极管及线路等的压降。 3. 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。 3. 9 

编制计算机程序

 我们根据以上原理及公式,用 VC ++ 语言编写了相应的计算机程序,可以很

方便地确定太阳电池组件功率及蓄电池的容量。

 4 　计算实例 为上海地区设计一套光伏电

源系统

,每天平均用电量为 5 kWh ,工作电压为 110 V。查得上海地区 20 a 以上的水平面上月

平均太阳总辐照量和直接辐照量

, < = 31. 17°,相应参数分别取:ρ=0. 2 ,η1 = η2 = 0. 9 , DOD = 

0. 8 ,k = 1. 15 ,设不同的蓄电池维持天数 n ,输入计算机程序,可以得到一系列组合如表 1。 图
片附件

: [表 1] tab1.JPG (2006-3-14 13:50, 19.96 K) 最后根据上海地区的连阴雨天数等因素综

合考虑

, 方阵倾角取 43°, 蓄电池容量用 450Ah /110V ,太阳电池方阵功率为 2430Wp ,用 27 块

90Wp 组件 9 串 3 并组成。 5 　结　论 独立光伏系统必须进行最优化设计,综合考虑其可靠性
和经济性指标

,最终确定最佳的太阳电池方阵和蓄电池容量组合。计算倾斜面上月平均太阳

辐照量

,可采用 Klien 和 Theilacker 提出的计算方法。方阵的最佳倾角按照负载的性质、当地

的气象及地理条件以及满足蓄电池维持天数等条件的不同而改变

,可以通过比较不同角度时

满足负载要求的最小容量配置来确定。通常对于不同的蓄电池维持天数

,