光伏学习教材培训教材

ST: 倾斜面直接辐射 DT:倾斜面地面反射

布格-朗伯定律:

SD’= S0Fm

S0：太阳常数 1350W/m2 SD’：直接辐射强度 F: 大气透明度

m: 大气质量m=1/Sin?? P/P0 ?: 太阳高度角

Po: 标准大气压 Sin? = Sin?Sin?+Cos ?Cos ?Cos?

?: 太阳赤纬角

?=23.5Sin(360*(284+N)/365)

?：当地纬度（0 － 90?）

?：时角（地球自转一周360度，24小时） 15度/小时或 4分钟/度

余弦定律: Sp’ = SD’ Sin? ST’ = SD’COS? DT’ = Dp’(1+CosZ)/2 RT’ = Qp’(1-CosZ)/2 QT = ST+DT+RT

⑵ 太阳电池发电系统的设计(以某高山气象站为例)：

当地气象地理条件：由当地气象部门提供前10年的平均数据。 纬度: 北纬 30-45 度 经度: 东经 90-120 度 海拔: 1000-4000 米 最长阴雨天: 3 天

水平面全年总辐射量为:165千卡/厘米2。

太阳电池方阵面上的总辐射为180千卡/厘米2。

负载情况

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编号 1 2 3 4 5 负载名称 遥测仪(自动站) 微机、打印机 照明 通信设备 合计 负载功率 (瓦) AC30W AC330W AC80W AC100W 540W 每日工作时间 (小时) 24 6 5 12 每日耗电 (瓦时) 720 1980 400 1200 4300 电源系统容量设计步骤:

① 太阳电池组件的选型：

太阳电池选用秦皇岛华美光伏电源系统有限公司的组件 型号为：33D1312X310 开路电压：21V 短路电流：2.4A 峰值电压：17V 峰值电流：2.235A 峰值功率：38 Wp

② 计算等效的峰值日照时数：

全年峰值日照时数为: 18000030.0116=2088 小时 0.0116为将辐射量(卡/cm2)换算成峰值日照时数的换算系数: 峰值日照定义: 100毫瓦/cm2=0.1瓦/cm2

1 卡=4.18焦耳=4.18瓦秒 1小时=3600秒 则: 1卡/cm2=4.18瓦秒/卡/(3600秒/小时30.1瓦/cm2)=0.0116 小时cm2/卡 于是: 180000卡/cm2年30.0116 小时cm2/卡=2088小时/年 平均每日峰值日照时数为：2088÷365＝5.72 小时/日

③ 根据系统工作电压等级确定太阳电池组件的串联数： 系统工作电压一般选择原则：户用系统为12VDC或24VDC；通信系统为48VDC； 电力系统为110VDC；大型电站为220VDC％或更高。

每块标准组件峰值电压为17V，设计为对12V蓄电池充电，4块组件串联对48V蓄电池充电，因此，所需太阳电池的串联数为4块。

④ 计算每日负载耗电量为：4300Wh÷48V＝89.6Ah

⑤ 计算所需太阳电池的总充电电流为：

89.6Ah31.02/(5.72h30.930.8)＝22.19A 其中： 0.9: 蓄电池的充电效率 0.8: 逆变器效率 1.02: 20年内太阳电池衰降，方阵组合损失，尘埃遮挡等综合系数。

⑥ 计算所需太阳电池的并联数为： 22.19A÷2.235A/块＝10块

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⑦ 计算所需太阳电池的总功率为： （1034）块338峰瓦/块＝1520 峰瓦 ⑧ 计算所需蓄电池容量：

蓄电池选用江苏双登全密封阀控式工业用铅酸蓄电池 89.6Ah/天33天(连续阴雨天数)÷0.68＝400Ah 0.68:蓄电池放电深度。

选用 GFM-400型蓄电池(10小时放电率的额定容量为400安时)24只（48V）。 上面的计算可以由设计软件在几分钟之内完成，下面给出一个计算实例： 深圳中兴通信工程太阳能系统容量计算（负荷容量:1000瓦,站址:苏丹） 序号 项目 单位 数量 备注 Cal/cm2 180000 1 年水平面总辐射量 2 年太阳电池板倾斜面总辐Cal/cm2 207000 射量 3 年1000峰瓦太阳电池发KWh 2401 (总辐射量*0.0116) 电量 4 日1000峰瓦太阳电池发WpHr 6.58 (年发电量/365天) 电量 V 5 系统电压(DC) 48 根据电路系统要求决定系统电压大小 V 6 组件峰值电压 17.5 根据组件具体情况填写电压大小 A 7 组件峰值电流 2 根据组件具体情况填写电流大小 Wp 8 组件峰值功率 38 根据组件具体情况填写Wp大小 9 组件串联 个 4 视系统电压大小决定串联个数 W 10 负荷容量 1000 11 负荷平均每天工作时间 小时 24 Wh 12 日负荷消耗Wh电量 24000 (负荷容量W*负荷日工作时间) % 13 逆变器效率 1 无逆变器 Ah 14 日负荷消耗Ah电量 500.0 日负荷消费电量W/系统电压/逆变效率 A 15 需要太阳电池的电流量 99.75 日负荷Ah/日WpHr/充电效率*PV综合损失率 16 需要太阳电池组件的并联个 50 需要太阳电池的电流量/组件数 峰值电流 Wp 17 需要太阳电池组件功率 7581 V 18 蓄电池电压 48 19 最长阴雨天 天数 3 % 20 蓄电池放电深度 0.8 Ah 21 需要的蓄电池容量 1875

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22 23 24 25 26 27 28 选定蓄电池容量 选定蓄电池容量 系统蓄电池单价 系统蓄电池价格 系统太阳电池单价 系统太阳电池费用 控制器价格 Ah Wh 元/Wh 元 元/Wp 元 元 29 逆变器价格 30 其他 31 合计 32 48V/2000Ah 2000 96000 1.2 115200 45 含支架 341161 20000 输入12路每路20A，输出2路每路20A 元 元 元 476361 三．光伏电源充放电控制器：

1．控制器的功能：

（1） 高压（HVD）断开和恢复功能：控制器应具有输入高压断开和恢复连

接的功能。

（2） 欠压（LVG）告警和恢复功能：当蓄电池电压降到欠压告警点时，控制

器应能自动发出声光告警信号。

（3） 低压（LVD）断开和恢复功能：这种功能可防止蓄电池过放电。通过一种继电器或电子开关连结负载，可在某给定低压点自动切断负载。当电压升到安全运行范围时，负载将自动重新接入或要求手动重新接入。有时，采用低压报警代替自动切断。 （4）保护功能：

①防止任何负载短路的电路保护。

②防止充电控制器内部短路的电路保护。

③防止夜间蓄电池通过太阳电池组件反向放电保护。

④防止负载、太阳电池组件或蓄电池极性反接的电路保护。 ⑤在多雷区防止由于雷击引起的击穿保护。

（5）温度补偿功能：当蓄电池温度低于２５℃时，蓄电池应要求较高的充电电压，以便完成充电过程。相反，高于该温度蓄电池要求充电电压较低。 通常铅酸蓄电池的温度补赏系数为 －5mv/oC/CELL 。

2．控制器的基本技术参数：

（1） 太阳电池输入路数：1――12路 （2） 最大充电电流： （3） 最大放电电流：

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