独立系统太阳能电池板功率计算
内部推荐使用计算经验
公式
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:
(X-PL)*D*η=3*PL
Pm=X/hm
X=电池板发电总功率
PL=负载一天消耗的总功率
D=充满蓄电电池天数,10天或15天
η=经验效率,0.75-0.8
hm=日平均峰值日照时数3-6h,
根据光伏电站所在的地区年辐射量换算出日平均峰值日照小时数
计算公式:(4200MJ/m2) / 3.6MJ(1kwh) / 365天 / 1 kw/m2=3.19 h,由于有效的辐射量(能驱动太阳电池板工作)要小于年辐射量总量,所以一般有一个效率系数,在独立系统计算中,可以取3.19h*0.85=2.71h
参考:
独立系统技术文章提供的计算方法
在设计太阳电池组件的容量时,一方面考虑当地气候环境条件,它决定系统的发电量;另一方面要考虑用户用电需求量,这是系统需要提供的电量,要求两者相当。在实际使用
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
中,用户不可能每日都使用,所以取一个同时率系数,一般取0.9,经常性工作的取1。太阳电池表面的温度和灰尘对太阳电池板的发电效率影响很大,实验测得的数据表明,可使得太阳电池组件的发电下降10%-20%,在设计时一般取灰尘影响值10%,温度影响值10%。一般的家用太阳能光伏电源系统都配有蓄电池,蓄电池在对能量储存方面显然有能量损失,在设计时也应考虑。另外,对于交流系统,由于加上逆变器一般都能达到92%以上的转换效率。综合以上因素,组件容量设计按下式计算:
Pw=ρQ / HRη
Η=Fη1 η2 η3 η4
ρ为年用电同时率,一般取0.9;
Q为年理论总用电量,kwh;
H为水平面上年太阳辐射总量,kwh/m2;
R为太阳电池表面接受到的太阳能年辐射总量与水平面年总辐射量的比值,一般取1.2; η为系统总效率;
η1为蓄电池放电效率,一般取0.85;
η2为温度损失因子,一般取0.90;
η3灰尘遮蔽损失因子,一般取0.9;
η4为逆变器效率,在直流系统取1,在交流系统中则根据所选逆变器取值,在设计时,可选取0.92作为设计值;
F为用户使用不当而损失的效率,一般取0.9.
根据以上所计算得到太阳电池组件的容量后,为了使供电的可靠性更高,还应适当的对比值进行修正,通常扩大5%-15%的容量。
参考:
京瓷独立电源计算公式
负载的平均功率PL=P*h
太阳能电池板容量Pm
Pm=PL/(Q*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)
Q=地区年平均月最小日照量
k1=电池板处理安全系数,0.95
k2=电池板处理温度补正系数,0.9-0.95
k3=电池板最佳出力点补正系数,0.9-0.95
k4=配线损失系数,0.98
k5=蓄电池充电效率,0.85
k6=电池板污损系数,0.9-0.95
k7=逆变器转换效率,0.92-0.97
最佳设计实例
广州州某地面卫星接收站为例,负载电压为12V,功率为25W,每天工作24h,最长连续阴雨天为15d,两最长连续阴雨天最短间隔天数为30d,太阳能电池采用云南半导体器件厂生产的38D975×400型组件,组件
标准
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功率为38W,工作电压17.1V,工作电流2.22A,蓄电池采用铅酸免维护蓄电池,浮充电压为(14±1)V。其水平面太阳辐射数据参照表1,其水平面的年平均日辐射量为12110(kJ/m2),Kop值为0.885,最佳倾角为16.13°,计算太阳能电池方阵功率及蓄电池容量。
(1) 蓄电池容量Bc Bc=A×QL×NL×To/CC=1.2×(25/12)×24×15×1/0.75 =1200Ah
A为安全系数,取1.1~1.4之间;
QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数;
NL为最长连续阴雨天数;
TO 为温度修正系数,一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2;
CC为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85。
(2) 太阳能电池方阵率P 因为:
Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+UC)/Uoc=(14+0.7+)/17.1=0.92≈1 串联数
Qp=Ioc×H×Kop×Cz=2.22×12110×(2.778/10000)×0.885×0.8≈5.29Ah 组件日发电量Qp
Ioc为太阳能电池组件最佳工作电流;
Kop为斜面修正系数(参照表1);
Cz为修正系数,主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失,一般取0.8。
Bcb=A×QL×NL=1.2×(25/12)×24×15=900Ah 需补充的蓄电池容量
QL=(25/12)×24=50Ah 负载日平均耗电量
Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)=(900+30×50)/(5.29×30)≈15 并联数
故太阳能电池方阵功率为:P=Po×Ns×Np=38×1×15=570W 总功率
(3)计算结果该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为570W,蓄电池容量为1200Ah。
表1我国主要城市的辐射参数表
城市
纬度Φ
日辐射量Ht
最佳倾角Φop
斜面日辐射量
修正系数Kop
哈尔滨
45.68
12703
Φ+3
15838
1.14
长春
43.9
13572
Φ+1
17127
1.1548
沈阳
41.77
13793
Φ+1
16563
1.0671
北京
39.8
15261
Φ+4
18035
1.0976
天津
39.1
14356
Φ+5
16722
1.0692
呼和浩特
40.78
16574
Φ+3
20075
1.1468
太原
37.78
15061
Φ+5
17394
1.1005
乌鲁木齐
43.78
14464
Φ+12
16594
1.0092
西宁
36.75
16777
Φ+1
19617
1.136
兰州
36.05
14966
Φ+8
15842
0.9489
银川
38.48
16553
Φ+2
19615
0.1559
西安
34.3
12781
Φ+14
12952
0.9275
上海
31.17
12760
Φ+3
13691
0.99
南京
32
13099
Φ+5
14207
1.0249
合肥
31.85
12525
Φ+9
13299
0.9988
杭州
30.23
11668
Φ+3
12372
0.9362
南昌
28.67
13094
Φ+2
13714
0.864
福州
26.08
12001
Φ+4
12451
0.8978
济南
36.68
14043
Φ+6
15994
1.063
郑州
34.72
13332
Φ+7
14558
1.0476
武汉
30.63
13201
Φ+7
13707
0.9036
长沙
28.2
11377
Φ+6
11589
0.8028
广州
23.13
12110
Φ-7
12702
0.885
海口
20.03
13835
Φ+12
13510
0.8761
南宁
22.82
12515
Φ+5
12734
0.8231
成都
30.67
10392
Φ+2
10304
0.7553
贵阳
26.58
10327
Φ+8
10235
0.8135
昆明
25.02
14194
Φ-8
15333
0.9216
拉萨
29.7
21301
Φ-8
24151
1.0964
H=Ht×2.778/10000
案例
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三:喀麦隆电站
按日总耗电量528640Wh设计
方案
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需求:按日总耗能528640WH,阴雨天支持三天(并在15天内给放完电的蓄电池充满电)的独立发电站。
方案:
1、电池的选择
选择12V 260Ah的蓄电池,它的安全系数取1.1,放电深度为0.75,电池能支持3天的负载使用,则蓄电池的容量为:
528640*1.1*3/0.75=2326016Wh
电池选12V 260Ah的18块串联,工作电压为216V,则有:
2326016/216/260=41.4并联组,取42
即: 使用12V 260Ah的免维护铅酸蓄电池共18*42=756块
2、太阳能电池板的功率计算
根据要求,在电池正常给负载供电的情况下,要在15天内的发电余量供给负载3天的使用,控制器、电池、逆变器的损耗按0.8计算,则需要太阳能电池每天的发电量X为:
(X-528640)*15*0.8=3*528640,计算得X为:660800WH
太阳能电池的功率为:
660800/2.65=249358W,即250KW。
3、太阳能电池板、控制器、逆变器的选择
根据计算所得的太阳能电池板的功率,并考虑到串并联的实际情况,决定选取威海泰瑞的非晶硅太阳能薄膜电池6384块,采用7串19并为一组输入到一个直流集线箱,12个集线箱的输出汇集到一个直流配电柜,配电柜的12路输出输入到一台SD220300控制器。共有4台同样的控制器将太阳能电池板所发的电量供给蓄电池充电。再由三台SN220100K3S的逆变器将DC220V逆变成三相380V交流电分别供给各自负载使用。太阳能电池板的面积为5047m2,直流总功率255.36KW 。
另外,如果想对系统的运行情况进行监视和控制,可选择一套显示与监控系统实时监测光伏系统运行状况及数据。