P = 95.05W
➢ 2). 季节性负载
I max
QL
Htmin 1
2
➢ 方阵实际工作电流应在 I min和 I max 之 间，可先任意选取一中间值 I
➢ 方阵各月发电量为
Q g = N ·I·H t·η1·η2
➢
式中：N 照量。
为当➢ 各月负载耗电量为
Q c = N ·QL ➢ 从而得到各月发电盈亏量
△Q= Q g - Q c ➢ 如果△Q < 0 为亏欠量，表示该月发电量
不足，需要由蓄电池提供部分储存的电量。
➢ (4). 确定累计亏欠量∑∣-⊿Qi∣
➢ 以两年为单位，列出各月发电盈亏
量，如只有一个△Q < 0的连续亏欠期，
则累计亏欠量即为该亏欠期内各月亏
欠量之和。如有两个或以上的不连续
△Q < 0的亏欠期，则累计亏欠量 ∑∣⊿Qi∣应扣除连续两个亏欠期之间△
Qi为正的盈余量，最后得出累计亏欠 量 ∑∣-⊿Qi∣。
Qg 460.15 514.76 603.75 549.64 551.73 495.05 469.06 493.64 552.33 552.16 440.96 403.89
Qc
Q g - Qc
465 -4.8456
420 94.762
465 138.75
450 99.637
465 86.730
450 45.054
应为
I min
Ht
QL
1
2
➢ 式中：η1为从方阵到蓄电池回路的输入效率， 包括方阵面上的灰尘遮蔽损失、性能失配及老
化、防反充二极管及线路损耗、蓄电池充电效 率等。η2为由蓄电池到负载的放电回路效率， 包括蓄电池放电效率、控制器和逆变器的效率 及线路损耗等。
➢ 同样也可由方阵面上各月平均太阳辐 照量中的最小值Ht min得出方阵所需输 出的最大电流为
Qg 460.33 514.96 603.98 549.85 551.94 495.24 469.24 493.84 552.54 552.37 441.13 404.04
Qc
Q g - Qc
465 -4.6699
420 94.958
465 138.98
450 99.846
465 86.941
450 45.243
开始
输入纬度、倾角、H、 Hb
估算方阵电流最大值、最小值
改变 I (Imin<I<Imax) Qa、Qc 、ΔQ
确定累计亏欠量
N |n1- n|<0.1
Y
N
判断是否
最佳倾角
Y
确定蓄电池及方阵容量
➢ (9). 总结
➢ 先指定蓄电池维持天数n;任意选择方 阵倾角β;得到满足维持天数要求的方阵 输出电流I 。再改变方阵倾角，求出满 足维持天数要求的方阵最小输出电流 Im ，此时对应的β即为方阵最佳倾角 βopt 。由此得出方阵和蓄电池容量。改 变维持天数n ，可以得到一系列B~P组 合，最后确定最佳的蓄电池和方阵搭 配容量。
465 4.2416
465 28.831
450 102.54
465 87.386
450 -8.8727
465 -60.959
➢ 由表中可见，当年11~12月和次年1月 还都是亏欠量。 总亏欠量为74.501Ah 。
➢ 由此求出n1= 4.9668天，与上面的n1= 4.999天更小，可见取倾角620要比600更 好。同样继续改变倾角，得出与维持天 数n = 5天基本相符的最小电流，该角度 即为最佳倾角。
1 3.3467 462.19 465 -2.8057
2 4.1618 519.14 420 99.137
3 4.4364 612.69 465 147.69
4 4.2092 561.76 450 111.76
5 4.1050 566.92 465 101.92
6 3.8124 509.53 450 59.528
实例分析
➢ 为沈阳地区设计一套太阳能路灯，灯具 功率为30W ，每天工作6小时，工作电压 为12伏，蓄电池维持天数取5天。要求太 阳电池方阵和蓄电池的容量及方阵倾角 是多少?
➢ 负载耗电量:
30 6
Ql 12 15Ah
➢ 沈阳地区纬度是41.44 0 ,任意取方阵倾 角β = 60 0 ,算出各月份方阵面上的太阳 辐照量Ht
光伏系统的总体设计
➢ 要建成一个合理、完善的光伏系统， 需要进行一系列设计，如考虑不周， 可能导致系统无法正常运行。
➢ 其中最重要的是容量设计,内容包括 确定太阳电池方阵和蓄电池的容量,以 及方阵的倾角。
一. 光伏系统的容量设计
➢ (一). 设计原则
➢ 光伏系统和产品要根据负载的要求和 当地的气象及地理条件,进行专门的优 化设计。
7 3.4893 481.88 465 16.884
8 3.6602 505.49 465 40.488
9 4.2056 562.08 450 112.08
10 4.0399 557.93 465 92.925
11 3.3169 443.31 450 -6.6901
12 2.9347 405.30 465 -59.701
465 4.0624
465 28.642
450 102.33
465 87.157
450 -9.0411
465 -61.113
➢ 本例最后得出，方阵工作电流：
Im = 5.47356A ➢ 所对应的角度，即为方阵最佳倾角：
βopt= 620 结果得到蓄电池容量为：
B = 104.18Ah ➢ 太阳电池方阵容量为：
➢ 1. 独立光伏系统的设计 ➢ 1). 均衡性负载 ➢ 这类负载每个月份的平均日耗电量都
相同,这是独立光伏系统中应用最广泛的。 ➢ 对于负载日平均耗电量变化不超过
10%的,也可以当作均衡性负载。
➢ (1). 确定负载耗电量
➢ 列出各种用电负载的耗电功率、工作 电压及平均每天使用时数，还要计入 系统的辅助设备如控制器、逆变器等 的耗电量。选择蓄电池工作电压V，算 出负载平均日耗电量QL (Ah/d)。
➢ 代入公式：
➢
n1
Qi Ql
= 9.38
➢ 可见要比要求的蓄电池维持天数大得 多，表示所取的方阵电流太小，因此 要增加方阵电流。
➢ 另取: I=5.5(A) ，算出各月方阵发电 量Q g ，并列出各月负载耗电量Qc ，从 而求出各月发电盈亏量△Q
➢ 具体数值见下表：
月份
Ht
Qg
Qc
Q g - Qc
2 4.1618 490.82 420 70.821
3 4.4364 579.27 465 114.27
4 4.2092 531.12 450 81.118
5 4.1050 536.
465 70.998
6 3.8124 481.74 450 31.735
7 3.4893 455.6 465 -9.4006
的倾角即为方阵最佳倾角βopt。
➢ (7). 得出蓄电池及方阵容量 ➢ 求出蓄电池容量为：
B
Qi
DOD
➢ 式中: (DOD)为蓄电池的放电深度, 通常取 0.3 ~ 0.8 。
➢ 光伏方阵容量为:
P = k ·I m ·( V b + V d ) ➢ 其中：k 为安全系数,通常取1~1.5,可根
➢ 在充分满足用户负载用电需要的条件 下,尽量减少太阳电池和蓄电池的容量, 以达到可靠性和经济性的最佳结合。
➢ 要避免盲目追求低成本或高可靠 性的倾向。当前尤其要纠正为了竞 争市场,片面强调经济效益,任意减 小系统容量的现象。
➢ 光伏系统设计的依据是:按月能量 平衡。
(二). 光伏系统优化设计步骤:
➢ 选取参数：η1=η2= 0.9 得到
Imax=11.52A
Imin=5.176A
➢ 在最大和最小电流值之间取：
I = 5.2A 。
算出各月方阵发电量Q g ,并列出各月 负载耗电量Qc ,从而求出各月发电盈亏 量△Q ➢ 具体数值见下表：
月份
Ht
Qg
Qc
Q g - Qc
1 3.3467 436.98 465 -28.016
➢ 指定蓄电池维持天数为 n
(通常n取 3~7天)
Ht
➢ (2). 计算方阵面上太阳辐照量 根据当地地理及气象资料，先任意设
定某一倾角β，根据前面所介绍的
Klien S A 和 Theilacker J C 所发 表的计算月平均日辐照量的方法，计 算在该倾斜面上的各月平均日太阳辐 照量Ht（KWh / m2 ·d）。并得出全年 平均太阳总辐照量 H t
➢ 由表中可见，当年11~12月和次年1月都 是亏欠量，但这是一个连续亏欠期。
总亏欠量： Qi = 69.196Ah
➢ 代入公式：
n1
Qi Ql
= 4.6131
➢ 与要求的维持天数5天相比要小。
➢ 因此可以减少方阵电流，不断重复以 上步骤，最后取I=5.47565A ，得到的 结果如下表：
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ht 3.3467 4.1618 4.4364 4.2092 4.1050 3.8124 3.4893 3.6602 4.2056 4.0399 3.3169 2.9347
Qg 460.15 516.84 609.98 559.27 564.41 507.27 479.75 503.25 559.59 555.46 441.35 403.51
Qc
Q g - Qc
465
-4.852
420 96.839
465 144.98