如何选择适合光伏阵列的规格？

在选择光伏阵列规格时，应考虑太阳辐照、电池阵列/负载比、负载计算、系统损耗等因素。这些因素阐述如下。

1.8.5.1 光伏组件选择

根据光照条件和光伏阵列规格的不同，某些光伏组件与其他组件相比各有优劣。单晶硅、多晶硅和非晶硅是最为常见的光伏组件。1.1.3节已经介绍了不同的光伏组件及其特性。

1.8.5.2 系统损耗

在规格计算时应将系统损耗考虑在内，因为它们会影响光伏阵列规格的正确选择。在估算系统损耗时，应将电线连接损耗、寄生损耗（比如控制器或者太阳跟踪器的功率需求）、电池充放电效率、阵列上的粉尘、逆变器和线路损耗作为系统负载的一定百分比^[99，102]。通常情况下，这些损耗就约占额定系统负载的10%～20%。如果没有将这些损耗估算进去，系统的性能可能会降低。

1.8.5.3 串联光伏组件数的确定

式（1.73）用于计算串联组件数：

式中 N_S——串联光伏组件数；

V_system——系统额定电压；

V_module——每个组件的额定电压。

如果计算结果不是整数，则应四舍五入到最接近的整数。为了确保组件电压足够高到能为电池充电（即使是在高温条件下），应该考虑电压下降的因素。

1.8.5.4 平行光伏发电组件数的确定

光伏阵列/负载比（A∶L）可基于以下标准确定：

1）对于非关键负载和太阳辐照较高而且稳定的地区，A∶L可取1.1∶1.2。

2）对于关键负载和太阳辐照较低的地区，A∶L应取较大值，比如1.3∶1.4或者更大。

并联光伏组件组串数可以通过下式计算而得：

式中 N_P——并联组串数；

L_DA——日均负载；

SH——日照时间；

SL——系统损耗；

I_mp——最大功率时的组件电流。

1.8.5.5 设计验证和规格选择示例

通过提高维持天数（DA），可以增强系统的可用性，特别是当A∶L值相对较高时，即大于1.3时。通过提高电池容量来取代增加光伏阵列的规格，这是一个更具成本效益的解决方案。(www.xing528.com)

如果A∶L值较低，电池充电时间就会增加。因此，应调整阵列和电池的大小规格，以达到预期的系统可用性、成本以及系统寿命。对于一个规格选择工程来说，处理步骤如图1.79中的流程所示。

系统额定电压应与电池组和光伏组件电压一致。维持时间应按照1.8.3节所述来确定。每日总负载可以使用负载的功率时间图来计算。接下来是确定电池容量。电池规格的确定，应保证它可以在DA内提供每日总负载容量。在第5步中，应考虑1.8.5.2节所述的系统损耗。随后在第6步中，应确定太阳日照时间峰值。这个值可以根据收集实验数据或者使用气象机构提供的数据来计算。第7步，按照1.8.4节中的方法来确定A∶L。在得出A∶L值之后，应从制造商的产品目录中查询光伏组件在MPP的电流和额定工作电压。之后应计算最坏情况下的每天Ah消耗量，随后应将系统损耗的百分比转换为十进制值，并被1减。接下来，应考虑系统损耗、日照时间以及在MPP的电流。最后在第12步和第13步中，可以计算出并联和串联组件数。在第14步中，计算出所需的组件总数。

作为规格选择的应用实例，下面给出一个由光伏系统供电的电信系统^[99]。

系统额定电压被选定为48V。由于电信系统可靠性要求很高，维持时间可选为2周，它对应着该电池在未从光伏阵列充电的情况下能够为系统供电的天数。本例中，基于测量的每日总负载取为17.8Ah/天：

如果选择的电池容量高于此值，将会提升系统的可用性。另一方面，在维持时间段内，实际负载有可能超过每日总负载。因此，电池容量为400Ah就足够了。

表1.4给出了估计的系统损耗。特定位置的太阳日照时间峰值可以从美国国家再生能源实验室的太阳辐照数据手册（NRELSolar Radiation Data Manual）查得。在这个例子中，太阳日照时间峰值假定为4h。要得到更高的系统可用性，可以将A∶L值选为1.7。

本例选用三菱公司的110W光伏太阳能电池组件MF110EC3。该组件额定电压为24V，最大功率分别在电流I_mp=6.43A和电压V_mp=17.1V时取得。

随后，应按照流程中的步骤来计算并联和串联光伏组件数：

图1.79 光伏系统规格选择流程

式中 D_L1——日负载总量乘以A∶L；

D_L2——考虑了系统全部损耗的参数；

D_L3——对应于因损耗而降低功率的参数。

表1.4 估计系统损耗的百分比

将第9步除以第11步，可得

这是所需的并联光伏组件数。然后求得串联光伏组件数：

因此，该应用系统所需的光伏组件总数为4。