计算方阵容量的方法

用参数分析法对系统进行设计时，要对方阵容量进行计算。一般分为两种情况: 一种是负载已决定时的情况，另一种是方阵面积已决定时的情况，下面对这两种情况分别进行讨论。

1. 负载已决定时

根据负载消费量决定所需太阳电池容量时，一般使用如下公式进行计算:

式中: PAS——标准状态时太阳电池方阵的容量，kW;

标准状态——AM1.5，日照强度为1000W/m2，太阳电池芯片温度为25℃;

HA——某期间得到的方阵表面的日照量，kW·h/ (m2·期间);

GS——标准状态下的日照强度，kW/m2;

EL——某期间负载消费量(需要量)，kW·h/期间;

D——负载对太阳能光伏系统的依存率 ( =1－备用电源电能的依存率);

R——设计余量系数，通常在1.1～1.2的范围;

K——综合设计系数 (包括太阳电池组件出力波动的修正、电路损失、机器损失等)。

上式中的综合设计系数K包括直流修正系数Kd、温度修正系数Kt、逆变器转换效率η等。直流修正系数Kd用来修正太阳电池表面的污垢，太阳日照强度的变化引起的损失，以及太阳电池的特性差等，Kd值一般为0.8左右。温度修正系数Kt用来修正因日照引起的太阳电池的升温、转换效率变化等，Kt值一般为0.85左右。逆变器转换效率η是指逆变器将太阳电池发出的直流电转换为交流电时的转换效率，通常为0.85～0.95。

对于住宅用太阳能光伏系统而言，某期间负载消费量EL可用两种方法加以概算: 第一种方法是根据使用的电气设备以及使用时间来计算，另一种方法是根据电表的消费量进行推算。根据使用的电气设备以及使用时间计算负载的消费量时，一般采用如下公式进行计算:

EL=∑(E1T1+E2T2+…+EnTn)　(7.2)

式中: 负载消费量EL一般以年为单位，即用EL表示年间总消费量，并用单位(kWh/年) 表示; Ek(k=1，2，…，n) 为各电气设备的消费电量; Tk(k=1， 2，…，n) 为各电气设备的年使用时间。

某期间得到的方阵表面的日照量HA与设置的场所 (如屋顶)、方阵的方向(方位角) 以及倾斜角有关，当然，各月也不尽相同。太阳电池方阵面向正南时日照量最大，太阳电池方阵倾斜角与设置地点的纬度相同时，理论上的年间日照量最大。但实测结果表明，倾斜角略小于纬度时日照量较大。

2. 方阵面积已决定时

设置太阳能光伏系统时，有时会受到设置场所的限制，即太阳电池方阵的设置面积会受到限制。系统设计时需要根据设置面积算出太阳电池的容量。如果已知设置地点的日照量HA，标准太阳电池方阵的出力PAS以及综合设计系数K，则可根据下式计算出太阳能光伏系统的日发电量:

Ep=HAKPAS　(7.3)

标准状态下的太阳电池方阵的转换效率GS可由下式表示:

式中: A为太阳电池方阵的面积。

太阳电池芯片、太阳电池组件的转换效率可用上式进行计算。一般简单地称为转换效率，有时需要加以区别。这些转换效率之间的关系是: 太阳电池芯片转换效率＞太阳电池组件的转换效率＞太阳电池方阵转换效率。

7.3.1.2 太阳电池组件的总枚数

计算出必要的太阳电池容量 (kW) 之后，下一步则需决定太阳电池组件的总枚数以及串联的枚数 (一列的组件枚数)。组件的总枚数可以由必要的太阳电池容量计算得到，串联枚数可以根据必要的电压 (V) 算出。

太阳电池组件的总枚数由下式计算:

组件的总枚数=必要的太阳电池容量(W) ÷每枚组件的最大出力(W)

太阳电池组件的串联枚数由下式计算:

串联枚数=必要的电压÷每枚组件的最大输出电压 (V)

根据太阳电池组件的总枚数以及串联组件的枚数则可计算出太阳电池组件的并联枚数，由下式计算:

并联枚数=组件的总枚数÷串联枚数

太阳电池组件使用枚数可以算出:

太阳电池组件使用枚数=串联枚数×并联枚数

7.3.1.3 太阳电池方阵的年发电量的估算(www.xing528.com)

所设计的太阳电池方阵的年发电量，可以由下式估算:

式中: Ep——年发电量，kWh;

PAS——标准状态时太阳电池方阵的容量，kW;

HA——方阵表面的日照量，kW/ (m2·年);

GS——标准状态下的日照强度，1kW/m2;

K——综合设计系数。

7.3.1.4 蓄电池容量的计算

太阳能光伏系统设计时，根据负载的情况有时需要装蓄电池。蓄电池容量的选择要根据负载的情况、日照强度等进行。下面介绍比较稳定的负载供电系统以及根据日照强度来控制负载容量的系统的蓄电池容量的设计方法。

1. 比较稳定的负载供电系统

负载的用电量不太集中时，可用下式决定蓄电池容量:

Bc=ELNdRb/ (CbdUbδbv)　(7.6)

式中: Bc——蓄电池容量，kW·h;

EL——负载每日的需要电量，kW·h/d;

Nd——无日照连续日数，d;

Rb——蓄电池的设计余量系数;

Cbd——容量低减系数;

Ub——蓄电池可利用放电范围;

δbv——蓄电池放电时的电压低下率。

以上Cbd、Ub、δbv可以由蓄电池的技术资料得到。

2. 根据日照强度来控制负载容量的系统

无论是雨天还是夜间，当需要向负载提供最低电力时，必须考虑无日照的连续期间向最低负载提供电力的蓄电池容量。在这种情况下，一般采用下式进行计算:

Bc=ELE－PAS(HA1/GSK) NdRb/ (CbdUbδbv)　(7.7)

式中: ELE——负载所需的最低电量，kW·h/d;

HA1——无日照的连续日数期间所得到的平均方阵表面日照量，kW·h/d。

7.3.1.5 逆变器容量的计算

对于独立系统来说，逆变器容量一般用下式进行计算:

Pin=PmReRin　(7.8)

式中: Pin——逆变器容量，k V·A;

Pm——负荷的最大容量;

Re——突流率;

Rin——设计余量系数(一般取1.5～2.0) 。

对于并网系统来说，逆变器在负载率较低的情况下工作时效率较低。另外，逆变器的容量较大时价格也高，应尽量避免使用大容量的逆变器。选择逆变器的容量时，应使其小于太阳电池方阵的容量，即Pin=PASCn，这里Cn为低减率，一般取0.8～0.9。