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光伏係統太陽能電池板組件功率正確計算方法

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光伏係統太陽能電池板組件功率正確計算方法

發布日期:2019-07-15 00:00 來源:http://www.jlqz.net 點擊:

      光伏係統的規模和應用形式各異,如係統規模跨度很大,小到0.3~2W的太陽能庭院燈,大到MW級的太陽能光伏電站。其應用形式也多種多樣,在家用、交通、通信、空間應用等諸多領域都能得到廣泛的應用。盡管光伏係統規模大小不一,但其組成結構和工作原理基本相同。

  1.緒論

  光伏係統的規模和應用形式各異,如係統規模跨度很大,小到0.3~2W的太陽能庭院燈,大到MW級的太陽能光伏電站。其應用形式也多種多樣,在家用、交通、通信、空間應用等諸多領域都能得到廣泛的應用。盡管光伏係統規模大小不一,但其組成結構和工作原理基本相同。本文將簡要介紹光伏係統結構,並重點介紹其功率計算方法。

  2.光伏係統組成

  光伏係統中的幾個主要部件:

  1.光伏組件方陣:由太陽電池組件(也稱光伏電池組件)按照係統需求串、並聯而成,在太陽光照射下將太陽能轉換成電能輸出,它是太陽能光伏係統的核心部件。

  2.蓄電池:將太陽電池組件產生的電能儲存起來,當光照不足或晚上、或者負載需求大於太陽電池組件所發的電量時,將儲存的電能釋放以滿足負載的能量需求,它是太陽能光伏係統的儲能部件。目前太陽能光伏係統常用的是鉛酸蓄電池,對於較高要求的係統,通常采用深放電閥控式密封鉛酸蓄電池、深放電吸液式鉛酸蓄電池等。

  3.控製器:它對蓄電池的充、放電條件加以規定和控製,並按照負載的電源需求控製太陽電池組件和蓄電池對負載的電能輸出,是整個係統的核心控製部分。隨著太陽能光伏產業的發展,控製器的功能越來越強大,有將傳統的控製部分、逆變器以及監測係統集成的趨勢,如AES公司的SPP和SMD係列的控製器就集成了上述三種功能。

  4.逆變器:在太陽能光伏供電係統中,如果含有交流負載,那麽就要使用逆變器設備,將太陽電池組件產生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉化為負載需要的交流電。

  太陽能光伏供電係統的基本工作原理就是在太陽光的照射下,將太陽電池組件產生的電能通過控製器的控製給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電,如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控製器的控製下給直流負載供電,對於含有交流負載的光伏係統而言,還需要增加逆變器將直流電轉換成交流電。光伏係統的應用具有多種形式,但是其基本原理大同小異。

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  3.太陽能電池板組件功率計算方法

  矽太陽能發電板容量是指平板式太陽能板發電功率WP。太陽能發電功率量值取決於負載24h所能消耗的電力H(WH),由負載額定電源與負載24h所消耗的電力,決定了負載24h消耗的容量P(AH),再考慮到平均每天日照時數及陰雨天造成的影響,計算出太陽能電池陣列工作電流IP(A)。

  由負載額定電源,選取蓄電池公稱電壓,由蓄電池公稱電壓來確定蓄電池串聯個數及蓄電池浮充電壓VF(V),再考慮到太陽能電池因溫度升高而引起的溫升電壓VT(v)及反充二極管P-N結的壓降VD(V)所造成的影響,則可計算出太陽能電池陣列的工作電壓VP(V),由太陽電池陣列工作電源IP(A)與工作電壓VP(V),便可決定平板式太陽能板發電功率WPW,從而設計出太陽能板容量,由設計出的容量WP與太陽能電池陣列工作電壓VP,確定矽電池平板的串聯塊數與並聯組數。

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  太陽能電池板陣列的具體設計步驟如下:

  1.計算負載24h消耗容量P。

  P=H/VH——負載24小時消耗的電力(WH,瓦˙時)

  V——負載額定電源

  2.選定每天日照時數T(H)。

  3.計算太陽能陣列工作電流。

  IP=P(1+Q)/TQ——按陰雨期富餘係數,Q=0.21~1.00

  4.確定蓄電池浮充電壓VF。

  鎘鎳(GN)和鉛酸(CS)蓄電池的單體浮充電壓分別為1.4~1.6V和2.2V。

  5.太陽能電池溫度補償電壓

  VT。VT=2.1/430(T-25)VF

  6.計算太陽能電池陣列工作電壓VP。

  VP=VF+VD+VT

  其中VD=0.5~0.7

  約等於VF

  7.太陽電池陣列輸出功率WP,平板式太陽能電板。

  WP=IP×VP

  8.根據VP、WP在矽電池平板組合係列表格,確定標準規格的串聯塊數和並聯組數。

  另外,交流係統或並網係統還要考慮逆變器轉換效率、其他功率損耗等。

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  4.示例

  下麵以100W輸出功率,每天使用5個小時為例,介紹一下計算方法:

  1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗):

       若逆變器的轉換效率為90%,則當輸出功率為100W時,則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W;若按每天使用5小時,則耗電量為111W*5小時=555Wh。

  2.計算太陽能電池板:

  按每日有效日照時間為6小時計算,再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中,太陽能電池板的實際使用功率。

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