光伏系统一般设计方法

光伏阵列可分为平板式和聚光式两大类。平板式阵列，只需把一定数量的光伏电池组件按照电性能的要求串、并联起来即可，不需加装汇聚阳光的装置，结构简单，多用于固定安装的场合。聚光式阵列，加有汇聚阳光的收集器，通常采用平面反射镜、抛物面反射镜或菲涅尔透镜等装置来聚光，以提高入射光谱辐照度。聚光式阵列，可比相同功率输出的平板式阵列少用一些单体光伏电池，使成本下降；但通常需要装设向日跟踪装置，但也因有了转动部件，从而降低了可靠性。

光伏阵列的设计，一般来说，就是按照用户的要求和负载的用电量及技术条件计算光伏电池组件的串、并联数。串联数由光伏阵列的工作电压决定，应考虑蓄电池的浮充电压、线路损耗以及温度变化对光伏电池的影响等因素。在光伏电池组件串联数确定之后，即可按照气象台提供的太阳年辐射总量或年日照时数的10年平均值计算确定光伏电池组件的并联数。光伏阵列的输出功率与组件的串、并联数量有关，组件的串联是为了获得所需要的电压，组件的并联是为了获得所需要的电流。下面简单介绍光伏阵列设计与计算的一般方法。

1.基本公式

光伏电池组件设计的基本思想就是满足年平均日负载的用电需求。计算光伏电池组件的基本方法是用负载平均每天所需要的能量（安时数）除以一块光伏电池组件在一天中可以产生的能量（安时数），这样就可以算出系统需要并联的光伏电池组件数，使用这些光伏电池组件串联就可以产生系统负载所需要的电压。基本计算公式如下：

2.光伏组件和阵列设计的修正

光伏电池组件的输出，会受到一些外在因素的影响而降低，根据上述基本公式计算出的光伏电池组件，在实际情况下通常不能满足光伏系统的用电需求，为了得到更加正确的结果，有必要对上述基本公式进行修正。

1）将光伏电池组件输出降低10%：在实际情况工作下，光伏电池组件的输出会受到外在环境的影响而降低。泥土、灰尘的覆盖和组件性能的慢慢衰变都会降低光伏电池组件的输出。通常的做法就是在计算的时候减少光伏电池组件的输出10%来解决上述的不可预知和不可量化的因素。可以看成是光伏系统设计时需要考虑的工程上的安全系数。又因为光伏供电系统的运行还依赖于天气状况，所以有必要对这些因素进行评估和技术估计，因此设计上留有一定的余量将使得系统可以年复一年地长期正常使用。

2）将负载增加10%以应付蓄电池的库仑效率：在蓄电池的充放电过程中，铅酸蓄电池会电解水，产生气体逸出，这也就是说光伏电池组件产生的电流中将有一部分不能转化储存起来而是耗散掉。所以可以认为必须有一小部分电流用来补偿损失，我们用蓄电池的库仑效率来评估这种电流损失。不同的蓄电池其库仑效率不同，通常可以认为有5%～10%的损失，所以保守设计中有必要将光伏电池组件的功率增加10%，以抵消蓄电池的耗散损失。

3.完整的光伏电池组件设计计算(www.xing528.com)

考虑到上述因素，必须修正简单的光伏电池组件设计公式，将每天的负载除以蓄电池的库仑效率，这样就增加了每天的负载，实际上给出了光伏电池组件需要负担的真正负载；将衰减因子乘以光伏电池组件的日输出，这样就考虑了环境因素和组件自身衰减造成的光伏电池组件日输出的减少，给出了一个在实际情况下光伏电池组件输出的保守估计值。综合考虑以上因素，可以得到下面的计算公式：

2.光伏组件和阵列设计的修正

光伏电池组件的输出，会受到一些外在因素的影响而降低，根据上述基本公式计算出的光伏电池组件，在实际情况下通常不能满足光伏系统的用电需求，为了得到更加正确的结果，有必要对上述基本公式进行修正。

1）将光伏电池组件输出降低10%：在实际情况工作下，光伏电池组件的输出会受到外在环境的影响而降低。泥土、灰尘的覆盖和组件性能的慢慢衰变都会降低光伏电池组件的输出。通常的做法就是在计算的时候减少光伏电池组件的输出10%来解决上述的不可预知和不可量化的因素。可以看成是光伏系统设计时需要考虑的工程上的安全系数。又因为光伏供电系统的运行还依赖于天气状况，所以有必要对这些因素进行评估和技术估计，因此设计上留有一定的余量将使得系统可以年复一年地长期正常使用。

2）将负载增加10%以应付蓄电池的库仑效率：在蓄电池的充放电过程中，铅酸蓄电池会电解水，产生气体逸出，这也就是说光伏电池组件产生的电流中将有一部分不能转化储存起来而是耗散掉。所以可以认为必须有一小部分电流用来补偿损失，我们用蓄电池的库仑效率来评估这种电流损失。不同的蓄电池其库仑效率不同，通常可以认为有5%～10%的损失，所以保守设计中有必要将光伏电池组件的功率增加10%，以抵消蓄电池的耗散损失。

3.完整的光伏电池组件设计计算

考虑到上述因素，必须修正简单的光伏电池组件设计公式，将每天的负载除以蓄电池的库仑效率，这样就增加了每天的负载，实际上给出了光伏电池组件需要负担的真正负载；将衰减因子乘以光伏电池组件的日输出，这样就考虑了环境因素和组件自身衰减造成的光伏电池组件日输出的减少，给出了一个在实际情况下光伏电池组件输出的保守估计值。综合考虑以上因素，可以得到下面的计算公式：