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光伏太阳能发电系统设计计算公式大全

返回列表 来源: 全球光伏 发布日期: 2021.03.05 浏览次数:
小编整理了一些光伏太阳能发电系统设计计算公式,快快转走收藏,别到要用的时候找不到哦 。

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.组件

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

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