光伏发电系统设计计算公式

光伏发电系统设计计算公式1.转换效率； η =Pm（电池片的峰值功率） /A（电池片面积） ； 其中： Pin=1KW/㎡ =100mW/cm2 ；2.充电电压； Vmax=V 额× 1.43 倍； 3.电池组件串并联；3.1 电池组件并联数 =负载日平均用电量（ Ah） /； 3.2 电池组件串联数 =系统工作电压（ V）×系数 1；4.蓄电池容量； (单位是安时 Ah,或者单位极板 CELL几 W,简称 W/CELL. 蓄电池容量 =负载日平均用电量（ Ah）×连续阴光伏发电系统设计计算公式5 平均放电率平均放电率（ h） =连续阴雨天数×负载工作时间 / 最大放电深度6.负载工作时间负载工作时间（ h） =∑负载功率×负载工作时间 / ∑负载功率7.蓄电池7.1 蓄电池容量 =负载平均用电量（ Ah）×连续阴雨天数×放电修正系数 / 最大放电深度×低温修正系数7.2 蓄电池串联数 =系统工作电压 / 蓄电池标称电压 7.3 蓄电池并联数 =蓄电池总容量 /蓄电池标称容量8.以峰值日照时数为依据的简易计算8.1 组件功率 =(用电器功率×用电时间 /当地峰值日照时数 )×损耗系数 损耗系数： 取 1.6～ 2.0根据当地污染程度、线路长短、安装角度等8.2 蓄电池容量 =(用电器功率×用电时间 / 系统电压 )×连续阴雨天数×系统安全系数 系统安全系数：取 1.6～ 2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等9.以年辐射总量为依据的计算方式组件（方阵） =K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间） / 当地年辐射总量 有人维护 +一般使用时， K 取 230：无人维护 +可靠使用时， K 取 251：无人维护 +环境恶劣 +要求非常可靠时， K 取 276 10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算10.1 方阵功率 =系数 5618×安全系数×负载总用电量 /斜面修正系数×水平面年平均辐射量系数 5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等：安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取 1.1～ 1.3 10.2 蓄电池容量 =10×负载总用电量 / 系统工作电压： 10： 无日照系数 （对于连续阴雨不超过5 天的均适用）11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算11.1 电流组件电流 =负载日耗电量 （ Wh ） /系统直流电压 （ V） ×峰值日照时数 （ h） ×系统效率系数 系统效率系数：含蓄电池充电效率 0.9，逆变器转换效率 0.85，组件功率衰减 +线路损耗 +尘埃等 0.9.具体根据实际情况进行调整。11.2 功率组件总功率 =组件发电电流×系统直流电压×系数 1.43 系数 1.43 ： 组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。11.3 蓄电池组容量蓄电池组容量 =【负载日耗电量 Wh/ 系统直流电压 V】×【连续阴雨天数 / 逆变器效率×蓄电池放电深度】逆变器效率：根据设备选型约 80%～ 93%之间：蓄电池放电深度：根据其性能参数和可靠性要求等 ,在 50%～ 75%之间选择。12.以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法12.1 系统蓄电池组容量的计算蓄电池组容量 (Ah)=安全次数×负载日平均耗电量 (Ah)×最大连续阴雨天数×低温修正系数 /蓄电池最大放电深度系数安全系数 :1.1-1.4 之间 :低温修正系数 :0℃以上时取 1.0， -10℃以上取 1.1， -20℃以上取 1.2：蓄电池最大放电深度系数 :浅循环取 0.5，深度循环取 0.75，碱性镍镉蓄电池取 0.85. 12.2 组件串联数组件串联数 =系统工作电压（ V）×系数 1.43/ 选定组件峰值工作电压（ V）12.3 组件平均日发电量计算组件日平均发电量 =（ Ah） =选定组件峰值工作电流（ A）×峰值日照时数（ h）×斜面修正系数×组件衰减损耗系数峰值日照时数和倾斜面修正系数为系统安装地的实际数据： 组件衰减损耗修正系数主要指因组件组合、组件功率衰减、组件灰尘遮盖、充电效率等的损失，一般取 0.8：12.4 两段连续阴雨天之间的最短间隔天数需要补充的蓄电池容量的计算补充的蓄电池容量（ Ah） =安全系数×负载日平均耗电量（ Ah）×最大连续阴雨天数 组件并联数的计算：组件并联数 =【补充的蓄电池容量 +负载日平均耗电量×最短间隔天数】 /组件平均日发电量×最短间隔天数负载日平均耗电量 =负载功率 / 负载工作电压×每天工作小时数13.光伏方阵发电量的计算年发电量 =（ kWh） =当地年总辐射能（ KWH/㎡）×光伏方阵面积（㎡）×组件转换效率×修正系数。 P=H· A· η · K 修正系数 K=K1· K2· K3· K4· K5 K1 组件长期运行的衰减系数， 取 0.8： K2 灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正，取 0.82： K3 为线路修正，取 0.95： K4 为逆变器效率，取 0.85 或根据厂家数据： K5 为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数，取 0.9 左右。14.根据负载耗电量计算光伏方阵的面积光伏组件方阵面积 =年耗电量 / 当地年总辐射能×组件转换效率×修正系数 A=P/H· η · K 15.太阳能辐射能量的转换1 卡（ cal） =4.1868 焦 (J)=1.16278 毫瓦时 (mWh) 1 千瓦时 (kWh)=3.6 兆焦 (MJ) 1 千瓦时 / ㎡ (KWh/ ㎡ )=3.6 兆焦 / ㎡ (MJ/ ㎡ )=0.36 千焦 / 厘米 2(KJ/cm2) 100 毫瓦时 / 厘米2(mWh/cm2)=85.98 卡 / 厘米 2(cal/cm2) 1 兆焦 / 米 2(MJ/m2)=23.889 卡 /厘米 2(cal/cm2)=27.8 毫瓦时 /厘米 2(mWh/cm2) 当辐射量的单位为卡 /厘米 2：年峰值日照时数 =辐射量× 0.0116（换算系数） 当辐射量的单位为兆焦 / 米2：年峰值日照时数 =辐射量÷ 3.6（换算系数） 当辐射量单位为千瓦时 / 米 2：峰值日照小时数 =辐射量÷ 365 天当辐射量的单位为千焦 /厘米 2，峰值日照小时数 =辐射量÷ 0.36（换算系数）16.蓄电池选型蓄电池容量≥ 5h×逆变器功率 / 蓄电池组额定电压17.电价计算公式发电成本价格 =总成本÷总发电量电站盈利 =（买电价格 -发电成本价格）×电站寿命范围内工作时间 发电成本价格 =（总成本-总补贴）÷总发电量电站盈利 =（买电价格 -发电成本价格 2）×电站寿命范围内工作时间电站盈利 =（买电价格 -发电成本价格 2）×电站寿命范围内工作时间 +非市场因素收益18.投资回报率计算无补贴：年发电量×电价÷投资总成本× 100%=年回报率有电站补贴：年发电量×电价÷（投资总成本 -补贴总额）× 100%=年回报率有电价补贴及电站补贴： 年发电量× （电价 +补贴电价） ÷ （投资总成本 -补贴总额） × 100%=年回报率19.光伏方阵倾角角度和方位角角度19.1 倾斜角纬度 组件水平倾角 0°— 25° 倾角 =纬度26°— 40° 倾角 =纬度 +5°— 10°（在我国大部分地区采取 +7°） 41°— 55° 倾角 =纬度+10°— 15° 纬度 >55° 倾角 =纬度 +15°— 20° 19.2 方位角方位角 =【一天中负荷的峰值时刻 (24h 制 )-12】× 15+(经度 -116) 20.光伏方阵前后排间距：D = 0 . 7 0 7 H / t a n * a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ - 0 . 3 9 9 s i nΦ ) + D：组件方阵前后间距Φ ：光伏系统所处纬度（北半球为正 ,南半球为负） H：为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高21、太阳高度角计算1、冬至日太阳高度角计算公式： An=90° -(B1+B0)， AN 为太阳高度角， B1 为城市纬度，B0 为回归线纬度 =23° 26′。举例：北京冬至日太阳高度角北京的纬度为 39° 54′那么代入公式就得出：北京冬至日太阳高度角 =90° -(39° 54′ +23° 26′ )=73° 72′太阳高度角计算公式 太阳光线与地面的夹角H=90-│ α (+/-) β │ α 是代表当地地理纬度 β 是代表太阳直射点地理纬度（ +\- ）是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球：如果在同一半球就是—；在南北两个半球就是 +. 地球绕太阳公转， 由于地轴的倾斜， 地轴与轨道平面始终保持着大概 66`34 的夹角， 这样， 才引起太阳直射点在南北纬 23`26’ 之间往返移动， 并决定了太阳可能直射的范围： 春，秋分日，太阳直射赤道 ---即直射点的纬度为 0`；冬至日，太阳直射南回归线 --即直射点的纬度为 23`26’ S；夏至日，太阳直射北回归线 --即直射点的纬度为 23`26’ N。2、 太阳高度角简称太阳高度 (其实是角度 ) 对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳 高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。 我们用 h 来表示这个角度， 它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以 δ 表示，观测地地理 纬度用φ 表示， 地方时 (时角 )以 t 表示， 有太阳高度角的计算公式： sin h＝ sin φ sin δ ＋ sin φ cos δ cos t 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正 午时太阳高度角最大。 正午时时角为 0， 以上公式可以简化为： sin H＝ sin φ sin δ ＋sin φ cos δ 其中， H 表示正午太阳高度角。 由两角和与差的三角函数公式，可得 sin H＝ cos(φ － δ ) 因此， 对于北半球而言， H＝ 90°－ (φ － δ )； 对于南半球而方， H＝ 90°－ (δ － φ )。 还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道） 某时刻太阳直射 (0°， 120° e)这一点， 120° e 经线上各点都是正午 这点离太阳直射点的纬度距离当然是 0 度啦（因为就是自己嘛） 此时， （ 0°， 120° e）的太阳高度角就是 90°（因为直射它嘛） 另外一个观测点， （ 1° n， 120° e）与太阳直射点的纬度差为 1 度 此时，这一点的太阳高度角为 89° （涉及立体几何计算， 我就不详细推导了） 聪明的你肯定知道， （ 1°s， 120° e） 与太阳直射点的纬度差也是 1 度 因此， 当地的太阳高度角也是 89°！ right ！ 同一时刻，下列各观测点，报告的太阳高度角度数如下： 南北纬 2 度（与太阳直射点相距 2纬度） ： 88° （＝ 90°－ 2°） 南北纬 3 度 （与太阳直射点相距 3 纬度） ： 87° （＝ 90°－ 3°）南北纬 10 度（与太阳直射点相距 10 纬度） ： 80°（＝ 90°－ 10°） 南北纬 30 度（与太阳直射点相距 30 纬度） ： 60° （＝ 90°－ 30°） 南北纬 80 度 （与太阳直射点相距 80 纬度） ：10°（＝ 90°－ 80°） 南北纬 90 度（与太阳直射点相距 90 纬度） ： 0°（＝ 90°－ 90°）但是， 这个 “纬度差” 的计算可是有讲究的： 设太阳直射点纬度为 θ °， 观测点纬度 δ ° 如果 θ 与 δ 在同一半球， 则 “纬度差” 为 | θ -δ |（ θ 减 δ 差的绝对值） 如果 θ 与 δ 在异半球，则 “纬度差” 为 θ ＋ δ 说起来好像很麻烦， 其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了 比如太阳直射点是北纬 10°，观测点是北纬 30°，纬度差当然是 20° 如果太阳直射点是南纬10°，观测点是北纬 30°，纬度差当然是 40° 事实上，计算“正午太阳高度角” ， 根本就不要考虑 “正午” 这个因素 只要用 90°减去观测点与太阳直射点的纬度差，得出的就是正午太阳高度角。 行了，就写这么多吧，即使你前面都没搞明白也没关系，只要你记住一个公式 正午太阳高度角＝ 90°－该地与太阳直射点纬度差 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ ED）也可 以用与式（ 1）相类似的表达式表述， 即： ED=0.3723＋ 23.2567sinθ ＋ 0.1149sin2 θ － 0.1712sin3θ － 0.758cosθ ＋0.3656cos 2θ ＋ 0.0201cos3θ （ 5） 式中 θ 称日角，即 θ =2π t／ 365.2422（ 2） 这里 t 又由两部分组成，即 t=N－ N0 （ 3） 式中 N 为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如， 1 月 1 日其积日为 1， 平年 12 月 31 日的积日为 365， 闰年则为 366， 等等。 N0=79.6764＋ 0.2422×（年份－ 1985）－ INT〔 （年份－ 1985）／ 4〕度