光伏组件方阵的容量及串并联连接的设计方法
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太阳能电池组件及方阵的设计方法案例图文说明上面已经说过,太阳能电池组件的设计就是满足负载年平均每日用电量的需求。
所以,设计和计算太阳能电池组件大小的基本方法就是用负载平均每天所需要的用电量(单位:安时或瓦时)为基本数据,以当地太阳能辐射资源参数如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照,并结合一些相关因素数据或系数综合计算而得出的。
在设计和计算太阳能电池组件或组件方阵时,一般有两种方法。
一种方法是根据上述各种数据直接计算出太阳能电池组件或方阵的功率,根据计算结果选配或定制相应功率的电池组件,进而得到电池组件的外形尺寸和安装尺寸等。
这种方法一般适用于中小型光伏发电系统的设计。
另一种方法是先选定尺寸符合要求的电池组件,根据该组件峰值功率、峰值工作电流和日发电量等数据,结合上述数据进行设计计算,在计算中确定电池组件的串、并联数及总功率。
这种方法适用于中大型光伏发电系统的设计。
下面就以第二种方法为例介绍一个常用的太阳能电池组件的设计计算公式和方法,其他计算公式和方法将在下一节中分别介绍。
1.基本计算方注计算太阳能电池组件的基本方法是用负载平均每天所消耗的电量(Ah)除以选定的电池组件在一天中的平均发电量(Ah),就算出了整个系统需要并联的太阳能电池组件数。
这些组件的并联输出电流就是系统负载所需要的电流。
具体公式为:负载用电10A,负载工作8小时。
(220V ))组件日平均发电量()负载日平均用电量(电池组件并联数Ah Ah =其中, 组件日平均发电量=组件峰值工作电流(A)×峰值日照时数(h)。
假设告知负载日耗电(KWh ),如何计算负载日平均用电量(Ah )。
再将系统的工作电压除以太阳能电池组件的峰值工作电压,就可以算出太阳能电池组件的串联数量。
这些电池组件串联后就可以产生系统负载所需要的工作电压或蓄电池组的充电电压。
具体公式为:组件峰值工作电压系数)系统工作电压(电池组件串联数 1.43V ⨯=系数1.43是太阳能电池组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。
光伏阵列布局与组串电路设计1. 光伏阵列布局的概述:光伏阵列是由多个光伏组件(太阳能电池板)组成的电力系统,用于将太阳能转化为可用的电能。
光伏阵列布局的目的是最大化太阳能的捕捉和能量转化效率。
在设计光伏阵列布局时,我们需要考虑光照条件、空间限制、阴影遮挡以及电网的连接等因素。
2. 光伏阵列布局的关键要点:2.1 光伏阵列的朝向:选择光伏阵列的朝向是非常重要的。
通常,我们会优先选择朝向南方的布局,因为这样可以最大程度地接收到太阳辐射。
2.2 天角:天角是光伏组件与地面之间的夹角,也会影响太阳能的捕获效率。
在设计中,我们会根据所处地区的纬度和季节的变化来确定最佳的天角。
2.3 阵列尺寸和间距:阵列的尺寸和组件之间的间距也需要考虑。
合理的布局可以避免过多的遮挡和阴影,并且可以提高整个系统的光伏效率。
2.4 地形和地势:地形和地势也会对布局产生一定的影响。
如果光伏阵列布局在起伏的地形上,可能需要采取措施来避免阻碍光线的流动。
3. 组串电路设计的概述:组串电路是将多个光伏组件连接在一起形成一个完整的电路系统。
组串电路的设计主要是为了实现更高的电压和功率输出,并满足光伏系统的要求。
在组串电路设计中,我们需要考虑光伏组件的电性能、阵列的布局和电路的连接方式等因素。
4. 组串电路设计的关键要点:4.1 组串方式:常见的组串方式有串联和并联。
串联连接可以提高电压输出,而并联连接则可以提高电流输出。
我们需要根据系统的需求和光伏组件的特性选择合适的组串方式。
4.2 逆变器的选择:逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备。
在组串电路设计中,我们需要选择合适的逆变器来匹配光伏组件和系统的功率输出需求。
4.3 设备保护:为了确保组串电路的安全性和可靠性,我们需要考虑电流过载、过压和温度等因素,选择合适的保护装置和措施。
4.4 线路布置和连接:组串电路的线路布置和连接方式也需要仔细设计。
合理的线路布置可以减少线损和电阻,提高系统的整体效率。
光伏发电系统组件方阵串并联数计算案例分析光伏发电系统是利用太阳能光伏电池将太阳能转换为电能的一种清洁能源技术。
在建设光伏发电系统时,组件的串并联数的选择对系统的发电效率和性能有着直接影响。
在本文中,我们将以一个光伏发电系统组件方阵串并联数计算的案例分析,来探讨如何选择合适的串并联数来提高光伏系统的发电效率。
1.系统参数设定我们假设要建设一个光伏发电系统,其总装机容量为100kW。
在选取光伏组件时,假设每个光伏组件的额定功率为300W,额定电压为30V,额定电流为10A。
为了简化计算,我们选择了相同参数的光伏组件来构建系统。
2.组件串并联数计算在建设光伏发电系统时,我们需要确定每个组件的串联数和并联数,以便将多个光伏组件连接成一个整体的光伏方阵。
串联数决定了组件的总电压,而并联数决定了组件的总电流。
首先,我们来计算光伏组件的串联数。
根据光伏组件的额定电压和总装机容量,我们可以得到每个串联中的组件数量:串联数=总装机容量/(额定电压*总组件数)假设我们选取了10个光伏组件来构建一个串联,那么串联数为10。
接着,我们来计算光伏组件的并联数。
总电流等于总装机容量除以总电压,而总电流等于每个并联中的组件电流乘以并联数:并联数=总电流/(额定电流*每组串联数)为了方便计算,我们假设每个串联中有10个光伏组件,并且串联数为1、这样我们可以得到并联数为10。
3.系统效率计算一旦确定了组件的串并联数,我们就可以计算光伏系统的效率了。
光伏系统的效率可以通过光伏方阵的理论效率和实际效率来计算。
光伏方阵的理论效率可以通过光伏组件的额定功率和总装机容量来计算:理论效率=(额定功率*总组件数量)/总装机容量在本例中,理论效率为90%。
而实际效率可以通过光伏系统的实际发电量和光照条件来计算。
在日照充足的条件下,实际效率应接近理论效率。
综上所述,通过光伏发电系统组件方阵串并联数计算的案例分析,我们可以看到选择合适的串并联数对光伏系统的发电效率有着重要的影响。
1.根据项目安装地环境温度范围考虑在-10~40度。
组件为250W 单晶硅,根据组件的参数。
开路电压高限值:59.3*【1+0.397%*(25+10)】=67.5v (环境温度为-10度)
额定工作电压低限值:49.71*[1-0.549%(40-25)]=45.6v (环境温度为40度)
由此可得出:8块串联最大开路电压为8*67.5=540v 串列的额定工作电压低限值:8*45.6=364.8V
6块串联最大开路电压为6*67.5=405V 串列的额定工作电压低限值:6*45.6=273.6V
2.因逆变器的直流输入范围是一定的,选择组件串联数时需要考虑两个方面:一是开路电压的高限值必须小于逆变器最大直流电压;二是额定工作电压的底限值不小于逆变器MPPT 范围的最小值。
结合以上条件在参照我司以下两款逆变器的电压范围满足设计要求。
最大输入功率[瓦] 4600
最大输入电压[伏]
680(others )/550
(AS4777) MPPT 电压范围[
伏] 125-550(others )/125~530(AS4777)
最大输入电流[安] 20
直流输入路数
2
直流端连接器类型 MC4/H4
最大输入功率[瓦] 3200
最大输入电压[伏] 580
MPPT 电压范围[伏] 125-530
直流关断电压[伏] 125
最大输入电流[安] 20
直流输入路数 1/2(AS4777)
直流端连接器类型 MC4 启动功耗[瓦] 10。
1.1 引言太阳电池是将太直接转换为电能的最基本元件,一个单体太阳能电池的单片为一个PN结,工作电压约为0.5V,工作电流约为20-25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。
因而需根据使用要求将若干单体电池进行适当的连接并经过封装后,组成一个可以单独对外供电的最小单元即组件(太阳能电池板)。
其功率一般为几瓦至几十瓦,具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力,广泛应用于各个领域和系统。
当应用领域需要较高的电压和电流,而单个组件不能满足要求时,可把多个组件通过串连或并联进行连接,以获得所需要的电压和电流,从而使得用户获取电力。
根据负荷需要,将若干组件按一定方式组装在固定的机械结构上,形成直流发电的单元,即为太阳能电池阵列,也称为光伏阵列或太阳能电池方阵。
一个光伏阵列包含两个或两个以上的光伏组件,具体需要多少个组件及如何连接组件与所需电压(电流)及各个组件的参数有关。
太阳能电池片并、串联组成太阳能电池组件;太阳能电池组件并、串联构成太阳能电池阵列。
1.2 光伏组件1.2.1组件概述光伏组件(俗称太阳能电池板)是将性能一致或相近的光伏电池片(整片的两种规格125*125mm、156*156mm),或由激光机切割开的不同规格的太阳能电池,按一定的排列串、并联后封装而成。
由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)然后输出。
电池串联的片数越多电压越高,面积越大或并联的片数越多则电流越大。
如一个组件上串联太阳能电池片的数量是36片,这意味着这个太阳能组件大约能产生17伏的电压。
1.2.2电池的连接与失配失配的影响:失配损失是由于电池或者组件的互联引起的,这些电池或者组件没有相同的特性或者经历了不同的条件。
在PV组件和方阵中,在某种条件下失配问题是一个严重的问题,因为一个组件在最差情况的输出是由其中的具有最低输出的太阳电池决定。
例如,当一个太阳电池被遮挡而组件中的其它的太阳电池并没有被遮挡时,一个处于“良好”状态的太阳电池产生的功率可以被低性能的太阳电池耗散,而不是提供给负载。
太阳能光伏发电系统的组串与并联连接方式太阳能光伏发电系统是利用光伏电池将太阳能转化为电能的一种可再生能源发电系统。
在太阳能光伏发电系统中,组串与并联是实现光伏电池阵列的重要连接方式。
本文将介绍太阳能光伏发电系统中的组串与并联连接方式,并探讨其优缺点。
一、组串连接方式组串连接方式是将多块光伏电池按照一定的排列方式连接在一起形成组串。
在组串连接方式中,光伏电池的正极与负极相连接,形成单个输出端。
常见的组串连接方式包括串联连接和串并联混合连接。
1. 串联连接串联连接是将多块光伏电池按照顺序连接在一起,将一个电池的正极与下一个电池的负极相连接。
串联连接可以增加组串的输出电压,提高电能利用效率。
然而,串联连接也存在一些问题,比如一个电池故障会导致整个组串的输出减少甚至中断。
因此,在进行串联连接时,需要保证每个光伏电池的质量和性能一致。
2. 串并联混合连接串并联混合连接是将多个小组串(每个小组串包含多块光伏电池的串联连接)按照一定方式进行并联连接。
串并联混合连接可以在一定程度上解决串联连接中单个电池故障的问题。
当一个小组串中的电池出现故障时,其他小组串仍可正常工作,保证整个系统的输出。
同时,串并联混合连接也能提高系统的可靠性和灵活性。
二、并联连接方式并联连接方式是将多个组串连接在一起形成光伏电池阵列。
在并联连接方式中,光伏电池的正极与正极相连接,负极与负极相连接。
并联连接可以增加系统的输出电流,提高发电能力。
常见的并联连接方式有直接并联和间接并联。
1. 直接并联直接并联是将多个组串的正极和负极分别相连接,形成单个正极输出端和单个负极输出端。
直接并联是一种简单有效的连接方式,适用于小型太阳能光伏发电系统,具有安装和维护成本低的优点。
然而,直接并联也存在一些问题,如多个组串之间可能存在电压差,会导致发电系统的性能下降。
2. 间接并联间接并联是将多个组串通过一个中央控制器或者逆变器相连接。
中央控制器或者逆变器可以协调各个组串的输出,保证整个系统的稳定性和性能。
太阳能电池组件及方阵容量的设计方法案例分析上面已经说过,太阳能电池组件的设计就是满足负载年平均每日用电量的需求。
所以,设计和计算太阳能电池组件大小的基本方法就是用负载平均每天所需要的用电量(单位:安时或瓦时)为基本数据,以当地太阳能辐射资源参数如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照,并结合一些相关因素数据或系数综合计算而得出的。
在设计和计算太阳能电池组件或组件方阵时,一般有两种方法。
一种方法是根据上述各种数据直接计算出太阳能电池组件或方阵的功率,根据计算结果选配或定制相应功率的电池组件,进而得到电池组件的外形尺寸和安装尺寸等。
这种方法一般适用于中小型光伏发电系统的设计。
另一种方法是先选定尺寸符合要求的电池组件,根据该组件峰值功率、峰值工作电流和日发电量等数据,结合上述数据进行设计计算,在计算中确定电池组件的串、并联数及总功率。
这种方法适用于中大型光伏发电系统的设计。
下面就以第一种方法为例介绍一个常用的太阳能电池组件的设计计算公式和方法。
(1)以峰值日照时数为依据的简易计算方法这是一个常用的简单计算公式,常用于小型独立太阳能光伏发电系统的快速设计与计算,也可以用于对其他计算方法的验算。
其主要参照的太阳能辐射参数是当地峰值日照时数。
损耗系数当地峰值日照时数用电时间用电器功率太阳能电池组件功率⨯⨯=P在本公式中,太阳能电池组件功率、用电器功率的单位都是瓦(W);用电时间和当地峰值日照时数的单位都是小时(h);蓄电池容量单位为安时(Ah);系统电压是指蓄电池或蓄电池组的工作电压,单位是伏(V)。
损耗系数主要有线路损耗、控制器接入损耗、太阳能电池组件玻璃表面脏污及安装倾角不能兼顾冬季和夏季等因素,可根据需要在1.6~2之间选取。
系统安全系数主要是为蓄电池放电深度(剩余电量)、冬天时蓄电池放电容量减小、逆变器转换效率等因素所加的系数,计算时可根据需要在1.6~2之间选取。
设计实例某地安装一套太阳能庭院灯,使用两只9W/12V 节能灯做光源,每日工作4h 。
光伏组件并联数量计算(原创版)目录一、光伏组件并联数量计算的意义二、光伏组件并联数量计算的方法1.光电池并联个数计算2.光电池串联个数计算三、光伏组件并联数量计算的工具与资源四、光伏组件并联数量计算的实际应用案例五、结语正文一、光伏组件并联数量计算的意义光伏组件并联数量计算是光伏发电系统设计中的一个重要环节。
合理的并联数量可以有效提高光伏发电系统的输出功率,减少线损,提高系统效率。
因此,正确计算光伏组件并联数量对于光伏发电系统的性能优化具有重要意义。
二、光伏组件并联数量计算的方法1.光电池并联个数计算光电池并联个数的计算公式为:并联个数 = 线路总电流 / 单块电池额定电流。
通过此公式,可以得到所需的光电池并联个数,以满足系统对电流的需求。
2.光电池串联个数计算光电池串联个数的计算公式为:串联个数 = 要求输出电压 / 单块电池额定电压。
通过此公式,可以得到所需的光电池串联个数,以满足系统对电压的需求。
三、光伏组件并联数量计算的工具与资源针对光伏组件并联数量计算,市场上有许多专业软件和工具可供选择。
例如,光伏系统计算工具包含组件间距计算、串并联数量计算、坡度分量换算、电缆损耗计算、电缆桥架选型等功能。
此外,还有一些在线计算器和手机 APP,也可以方便地进行光伏组件并联数量计算。
四、光伏组件并联数量计算的实际应用案例以一个 100kW 的光伏发电系统为例,假设使用 280W 的单晶硅光伏组件,组件的开路电压为 36V,短路电流为 9.5A。
根据系统要求,输出电压为 380V,线路总电流为 25A。
那么,可以通过以下公式计算出所需的光伏组件并联数量:1.并联个数 = 线路总电流 / 单块电池额定电流 = 25A / 9.5A ≈ 32.串联个数 = 要求输出电压 / 单块电池额定电压 = 380V / 36V ≈11因此,在这个案例中,需要并联 3 组光伏组件,每组串联 11 块光伏组件,共计 33 块光伏组件。
大型并网光伏发电系统组件方阵选配与设计方法大型集中式并网光伏电站直流部分的设计,首要的是光伏阵列的设计,因为在电站的场内主体部分是光伏阵列。
它是由排列有序的方阵构成,而方阵是由一定数量的光伏组件经过串、并联而成。
因此,设计的顺序应为由组件选型到方阵设计再到方阵排布及相应的支架、基础、连接线缆等的设计。
1.太阳电池组件选型(1)电池组件选型目前,大型集中式并网光伏电站多选用效率较高、性能相对稳定的晶体硅太阳电池组件,包括单晶硅电池和多晶硅电池。
单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高。
多晶硅电池成本低,转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池,材料中的各种缺陷,如晶界、位错、微缺陷,和材料中的杂质碳和氧,以及工艺过程中玷污的过渡族金属。
由于国内多晶硅太阳电池近年来发展迅速,国产高效多晶平板电池组件多被大型光伏电站选用,尤其是单块组件功率250 Wp -285Wp,电池效率达到17%~18%,通过ISO9001质量体系认证及UL、TUV、IEC等一系列国际认证,能保证光伏组件输出功率达到25年以上,电池效率和稳定性均处于世界先进水平。
在建设大型光伏发电系统中,也往往选用市售优质的240Wp或260Wp。
多晶硅太阳电池组件,这类组件特点是:①优质牢固的铝合金边框可抗御强风,冰冻及不变形;②新颖特别的边框设计进而加强玻璃与边框的密封;③铝合金边框的长短边备有安装孔,满足不同安装方式的要求;④高透光率的低铁超透光玻璃增强抗冲击力;⑤优质的EVA材料和背极材料。
对于用在海滩、岛屿上建设的光伏电站的太阳电池组件,要经过必要的技术论证和采取必要措施,以防止海风、盐蚀等严重影响发电量和使用寿命。
(2)案例分析结合上述10MW光伏发电系统设计容量要求,拟假设采用20台500kW无隔离变并网逆变器,分别对应10个1MW光伏阵列。
可采用23040块265Wp单晶硅方阵和15232块285Wp多晶硅方阵。
配置情况如下表5-1所示,表5-2为可选单晶硅电池组件参数表,表5-3为可多晶硅电池参数表。
光伏电池组串与并联设计光伏电池组串与并联设计是设计一种电池系统的方式,用于将光伏电池单元组合在一起以提高功率输出和电压稳定性。
组串是将多个光伏电池按照一定顺序连接在一起,形成一个串联的电路。
组串可以增加电压输出,但不会改变电流。
例如,如果我们将4个光伏电池串联,每个电池的电压为0.5伏特,那么整个组串电压将达到2伏特。
这种方式适用于需要高电压的应用,例如电网连接的系统。
并联是将多个光伏电池按照一定顺序连接在一起,形成一个并联的电路。
并联可以增加电流输出,但不会改变电压。
例如,如果我们将4个光伏电池并联,每个电池的电流为4安培,那么整个并联电流将达到16安培。
这种方式适用于需要高电流的应用,例如电动汽车。
在实际应用中,可以将组串和并联组合在一起,以实现更高的功率输出和更稳定的电压。
例如,我们可以将若干个具有高电压输出的组串,再通过并联的方式将它们连接在一起,以增加总的功率输出和电流输出。
光伏电池组串与并联的设计需要根据具体的应用场景和要求进行优化。
以下是一些常见的设计考虑因素:1. 功率匹配:在组串和并联的过程中,需要确保每个光伏电池单元的功率输出相匹配。
如果某个电池单元的功率输出较低,将会导致整个系统的效率下降。
因此,在组串和并联时,应选择功率输出相近的电池单元。
2. 电压匹配:在组串过程中,需要确保每个电池单元的电压相匹配。
如果某个电池单元的电压明显偏离其他单元,将会导致整个组串电池的稳定性下降。
因此,在组串时,应选择电压相近的电池单元。
3. 电流匹配:在并联过程中,需要确保每个电池单元的电流相匹配。
如果某个电池单元的电流明显偏离其他单元,将会导致整个并联电池的稳定性下降。
因此,在并联时,应选择电流相近的电池单元。
4. 温度影响:温度会影响光伏电池的性能,因此在组串和并联设计时需要考虑温度的影响。
如果光伏电池单元的温度分布不均匀,将会导致功率输出不均匀或出现热点现象。
因此,在设计中应考虑合适的散热措施。
光伏组件方阵的容量及串并联连接的设计方法
光伏组件方阵设计
如何设计光伏组件的大小以及光伏组件方阵的排布连接,是光伏系统设计中最重要的一环。
这个步骤决定了用户60%的成本投入是否产生浪费或者是否不足。
下面我们就来详细介绍光伏组件方阵的设计原理和案例。
一、基本公式
光伏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组件数,使用这些组件并联就可以产生系统负载所需要的电流。
将系统的标称电压除以光伏组件的标称电压,就可以得到系统需要串联的光伏组件数,使用这些光伏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:
日平均负载(AH)
并联的组件数量=------------------
组件日输出(AH)
系统电压(V)
串联组件数量= ---------------
组件电压(V)
二、光伏组件方阵设计的修正
光伏组件的输出,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、将光伏组件输出降低10%
在实际情况工作下,光伏组件的输出会受到外在环境的影响而降低。
泥土、灰、积雪的覆盖和组件性能的慢慢衰减都会降低光伏组件的输出。
另外,逆变器的转换效率,以及电缆等系统内设备的损耗也会影响光伏组件实际输出的电流。
通常的做法就是在计算的时候减少光伏组件的输出10%来解决上述的不可预知和不可量化的因素。
我们可以将这看成是光伏系统设计时需要考虑的工程上的安全系数。
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组件的功率增加10%以抵消蓄电池的耗散损失
三、完整的光伏组件设计
考虑到上述因素,必须修正简单的光伏组件设计公式,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,实际上给出了光伏组件需要负担的真正负载;将衰减因子乘以光伏组件的日输出,
这样就考虑了环境因素和组件自身衰减造成的光伏组件日输出的减少,给出了一个在实际情况下光伏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。
日平均负载(AH)
并联的组件数量=----------------------------------------
库仑效率 X【组件日输出(AH)X 衰减因子】
系统电压(V)
串联的组件数量=--------------
组件电压(V)
利用上述公式进行光伏组件的设计计算时,还要注意以下一些问题:
1、考虑季节变化对光伏系统输出的影响,逐月进行设计计算
对于全年负载不变的情况,光伏组件的设计计算是基于辐照最低的月份。
如果负载的工作情况是变化的,即每个月份的负载对电力的需求是不一样的,那么在设计时采取的最好方法就是按照不同的季节或者每个月份分别来进行计算,计算出的最大光伏组件数目就为所求。
例如,可能你计算出你在冬季需要的光伏组件数是10块,但是在夏季可能只需要5块,但是为了保证系统全年的正常运行,就不得不安装较大数量的光伏组件即10块组件来满足全年的负载的需要。
2、根据光伏组件电池片的串联数量选择合适的光伏组件
光伏组件的日输出与光伏组件中电池片的串联数量有关。
电池片在光照下的电压会随着温度的升高而降低,从而导致光伏组件的电压会随着温度的升高而降低。
根据这一物理现象,光伏组件生产商根据光伏组件工作的不同气候条件,设计了不同的组件。
以下以36片串联组件与33片串联组件为例说明。
36片光伏组件主要适用于高温环境应用。
36片光伏组件的串联设计使得光伏组件即使在高温环境下也可以在Imp附近工作。
通常,使用的蓄电池系统电压为12V,36片串联就意味着在标准条件(25℃)下光伏组件的Vmp为17V,大大高于充电所需的12V电压。
当这些光伏组件在高温下工作时,由于高温光伏组件的损失电压约为2V,这样Vmp为15V,即使在最热的气候条件下也足够可以给各种类型的蓄电池充电。
采用36片串联的光伏组件最好是应用在炎热地区,也可以使用在安装了峰值功率跟踪设备的系统中,这样可以最大限度的发挥光伏组件的潜力。
33片串联的光伏组件适宜于在温和气候环境下使用。
33片串联就意味着在标准条件(25℃)下光伏组件的Vmp为16V,稍高于充电所需的12V电压。
当这些光伏组件在40-45℃下工作时,由于高温导致光伏组件损失电压约为1V,这样Vmp为15V,也足够可以给各种类型的蓄电池充电。
但如果在非常热的气候条件下工作,光伏组件电压就会降低更多。
如果到50℃或者更高,电压会降低到14V或者以下,就会发生电流输出降低。
这样对光伏组件没有害处,但是产生的电流就不够理想,所以33片串联的光伏组件最好用在温和气候条件下。
3、使用峰值日照时数的方法估算光伏组件的输出
因为光伏组件的输出是在标准状态下标定的,但在实际使用中,日照条件以及光伏组件的环境条件是不可能与标准状态完全相同,因此有必要找出一种可以利用光伏组件额定输出和气象数据来估算实际情况下光伏组件输出的方法:我们可以使用峰值小时数的方法估算光伏组件的日输出。
该方法是将实际的倾斜面上的太阳辐射转换成等同的利用标准太阳辐射1000 W/ m2照射的小时数。
将该小时数乘以光伏组件的峰值输出就可以估算出光伏组件每天输出的安时数。
光伏组件的输出为峰值小时数×峰值功率。
例如:如果一个月的平均辐射为m2,可以将其写成hours × 1000 W/m2,而1000 W/m2正好也就是用来标定光伏组件功率的标准辐射量,那么平均辐射为 kWh/m2就基本等同于光伏组件在标准辐射下照射小时。
这当然不是实际情况,但是可以用来简化计算。
因为1000 W/m2是生产商用来标定光伏组件功率的辐射量,所以在该辐射情况下的组件输出数值可以很容易从生产商处得到。
为了计算光伏组件每天产生的安时数,可以使用峰值小时×光伏组件的Imp。
例如,假设在某个地区倾角为30 度的斜面上按月平均每天的辐射量为m2,可以将其写成hours × 1000W/ m2。
对于一个典型的75W光伏组件,Imp为,就可得出每天发电的安时数为× = 天。
但是,使用峰值日照时数方法存在一些缺点,因为在峰值小时方法中做了一些简化,导致估算结果和实际情况有一定的偏差。
首先,光伏组件输出的温度效应在该方法中被忽略。
在计算中对光伏组件的Imp要进行补偿。
因为在工作的时候,蓄电池两端的电压通常是稍微低于Vmp,这样光伏组件输出电流就会稍微高于Imp,使用Imp作为光伏组件的输出就会比较保守。
这样,温度效应对于由较少的电池片串联的光伏组件输出的影响就比对由较多的电池片串联的光伏组件的输出影响要大,特别是在高温环境下。
对于所有的光伏组件,在寒冷气候的预计会更加准确。
其次,在峰值日照时数方法中,利用了气象数据中测量的总的太阳辐射,将其转换为峰值小时。
实际上,在每天的清晨和黄昏,有一段时间因为辐射很低,光伏组件产生的电压太小而无法供给负载使用或者给蓄电池充电,这就将会导致估算偏大。
通常,这一点造成的误差不是很大,但对于由较少电池片串联的光伏组件的影响比较大。
再次,在利用峰值日照时数方法进行光伏组件输出估算时默认了一个假设,即假设光伏组件的输出和光照完全成线性关系,并假设所有的光伏组件都会同样地把太阳辐射转化为电能。
但实际上不是这样的,这种使用峰值日照时数乘以电流峰值的方法有时候会过高地估算某些光伏组件的输出。
不过,总的来说,在已知本地倾斜斜面上光伏辐射数据的情况下,峰值日照时数估计方法是一种对光伏组件输出进行快速估算很有效的方法。
下面举例说明如何使用上述方法计算光伏供电系统需要的光伏组件数。
一个偏远地区建设的光伏供电系统,该系统使用直流负载,负载为24V,400Ah/天。
该地区最低
的光照辐射是一月份,如果采用30度的倾角,斜面上的平均日太阳辐射为 kWh/ m2,也就是相当于3个标准峰值小时。
对于一个典型的75W光伏组件,每天的输出为:
组件日输出=峰值小时×安培= Ah/天
假设蓄电池的库仑效率为90%,光伏组件的输出衰减为10%。
根据上述公式,
日平均负载
(AH) 400(AH)
并联的组件数量=---------------------------------------=---------------------=
库仑效率 X【组件日输出(AH)X 衰减因子】 *【(AH)*】
系统电压(V) 24(V)
串联的组件数量=-------------- =--------=2
组件电压(V) 12(V)
根据以上计算数据,可以选择并联组件数量为38,串联组件数量为2,所需的光伏组件数为:总的光伏组件数=2串×38并 = 76块。