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| 光伏系統的規模和應用形式各異，如系統規?？缍群艽?，小到幾瓦的太陽(yáng)能庭院燈，大到MW級的太陽(yáng)能光伏電站。其應用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應用。盡管光伏系統規模大小不一，但其組成結構和工作原理基本相同。 太陽(yáng)能發(fā)電系統由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為： （一） 太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來(lái)，或推動(dòng)負載工作。 （二） 太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過(guò)充電保護、過(guò)放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應當是控制器的可選項； （三） 蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。 （四） 逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。 光伏系統的設計包括兩個(gè)方面：容量設計和硬件設計。 在進(jìn)行光伏系統的設計之前，需要了解并獲取一些進(jìn)行計算和選擇必需的基本數據：光伏系統現場(chǎng)的地理位置，包括地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度和海拔；該地區的氣象資料，包括逐月的太陽(yáng)能總輻射量、直接輻射量以及散射輻射量，年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長(cháng)連續陰雨天數，最大風(fēng)速以及冰雹、降雪等特殊氣象情況等。 蓄電池的設計包括蓄電池容量的設計計算和蓄電池組的串并聯(lián)設計。首先，給出計算蓄電池容量的基本方法。 （1）基本公式 I. 第一步，將每天負載需要的用電量乘以根據實(shí)際情況確定的自給天數就可以得到初步的蓄電池容量。 II. 第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。因為不能讓蓄電池在自給天數中完全放電，所以需要除以最大放電深度，得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考光伏系統中選擇使用的蓄電池的性能參數，可以從蓄電池供應商得到詳細的有關(guān)該蓄電池最大放電深度的資料。通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用80%放電深度（DOD）；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用使用50%DOD。設計蓄電池容量的基本公式見(jiàn)下： 自給天數 X 日平均負載 蓄電池容量 = - 最大放電深度 這些當然都沒(méi)有修正，以下為正確計算公式： 蓄電池的容量BC計算公式為： BC=A×QL×NL×TO／CCAh(1) 式中：A為安全系數，取1.1～1.4之間； QL為負載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)數； NL為最長(cháng)連續陰雨天數； TO為溫度修正系數，一般在0℃以上取1，－10℃以上取1.1，－10℃以下取1.2； CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85。 下面我們介紹確定蓄電池串并聯(lián)的方法。每個(gè)蓄電池都有它的標稱(chēng)電壓。為了達到負載工作的標稱(chēng)電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來(lái)給負載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個(gè)數等于負載的標稱(chēng)電壓除以蓄電池的標稱(chēng)電壓。 負載標稱(chēng)電壓 串聯(lián)蓄電池數 = 蓄電池標稱(chēng)電壓 陽(yáng)電池組件設計的基本思想就是滿(mǎn)足年平均日負載的用電需求。計算太陽(yáng)電池組件的基本方法是用負載平均每天所需要的能量（安時(shí)數）除以一塊太陽(yáng)電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時(shí)數），這樣就可以算出系統需要并聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統負載所需要的電流。將系統的標稱(chēng)電壓除以太陽(yáng)電池組件的標稱(chēng)電壓，就可以得到太陽(yáng)電池組件需要串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數，使用這些太陽(yáng)電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統負載所需要的電壓?；居嬎愎饺缦拢?br>并聯(lián)的組件數量＝日平均負載（AH）/ 組件日輸出(AH) 串聯(lián)組件數量 ＝ 系統電壓（V)/組件電壓（V） 以上都是沒(méi)有修正過(guò)的公式.以下公式供參考 太陽(yáng)能電池方陣設計： Ns=UR/Uoc=（Uf＋UD＋Uc）/Uoc（2） 式中：UR為太陽(yáng)能電池方陣輸出最小電壓； Uoc為太陽(yáng)能電池組件的最佳工作電壓； Uf為蓄電池浮充電壓； UD為二極管壓降，一般取0.7V； UC為其它因數引起的壓降。 太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數Np 在確定NP之前，我們先確定其相關(guān)量的計算方法。 ①將太陽(yáng)能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能日輻射量Ht，轉換成在標準光強下的平均日輻射時(shí)數H（日輻射量參見(jiàn)表1）： H=Ht×2.778／10000h（3） 式中：2.778／10000（h?m2/kJ）為將日輻射量換算為標準光強（1000W/m2）下的平均日輻射時(shí)數的系數。 ②太陽(yáng)能電池組件日發(fā)電量Qp Qp=Ioc×H×Kop×Cz（Ah） (4) 式中：Ioc為太陽(yáng)能電池組件最佳工作電流； Kop為斜面修正系數（參照表1）； Cz為修正系數，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8。 ③兩組最長(cháng)連續陰雨天之間的最短間隔天數Nw，此數據為本設計之獨特之處，主要考慮要在此段時(shí)間內將虧損的蓄電池電量補充起來(lái)，需補充的蓄電池容量Bcb為： Bcb=A×QL×NL (Ah) (5) ④太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數Np的計算方法為： Np=（Bcb＋Nw×QL）/（Qp×Nw）(6) 式（6）的表達意為：并聯(lián)的太陽(yáng)能電池組組數，在兩組連續陰雨天之間的最短間隔天數內所發(fā)電量，不僅供負載使用，還需補足蓄電池在最長(cháng)連續陰雨天內所虧損電量。 (3)太陽(yáng)能電池方陣的功率計算 根據太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)數，即可得出所需太陽(yáng)能電池方陣的功率P： P=Po×Ns×NpW（7） 式中：Po為太陽(yáng)能電池組件的額定功率。 一個(gè)真正好的設計人員具體要考慮以下因素： 1、 太陽(yáng)能發(fā)電系統在哪里使用？該地日光輻射情況如何？ 2、 系統的負載功率多大？ 3、 系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？ 4、 系統每天需要工作多少小時(shí)？ 5、 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？ 6、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大？ 7、 系統需求的數量。 |
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