如何计算太阳能系统配置

2025-02-10 21:25:39

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回答1：

太阳系统配置的计算方法
太阳能发电系统配置的计算原则是能量守恒定理：即太阳能发出来的电等于负载的耗电量。并考虑系统的损耗
步骤：
1. 确定负载一天的用电量：
Q1=P*T
Q1为电量，单位为WH；P为功率，单位为W；T为时间，单位为H
2、估算系统的能量损耗：
在小型的交流系统中，逆变器的使用效率为80%；大型的发电系统可达90% ；由于太阳能控制器的能量损耗很小，所以这里可以忽略不算。则太阳能电池板一天至少需要发的电量为Q2=Q1/η才能达到平衡。
3、计算蓄电池容量：
蓄电池的容量与用量的备用时间有关，同样根据能量守恒定律，对于铅酸蓄电池由于深厚度放电对电池的使用寿命非常有害所以一般只放到电池满容量时的80%，另外由于在蓄电池充电的后期对电池的充电处于浮充状态，所以应留有10%的电池余量以更好的利用太阳能电池发出来的电（这里需要根据客户用电时间来确定，如果是白天发电，晚上利用则应该留有10%的余量，如果是白天发电白天使用则可以不需要留有发电余量。所以一般白天发电晚上放电的系统其蓄电池的可放电只有满容量的70%，而白天发电白天使用的系统则蓄电池的放电量可达到满容量的80%。蓄电池的可放电量必需满足连续备用时间时的用电量；对于有后备时间要求的系统则取期拆中值。）所以C*U*δ=Q2*d；所以C=Q2*d/(V*δ)
C为电池容量，单位为A.H；U为系统电压单位为V; δ电池可放电量，一般可取70%～80%；d为后备天数。
4、太阳能电池板功率的计算：
太阳能电池的发电量除了要满足负载的发电量外还要加上为电池充电的充电量。所以对于后备时间较长的系统应留以足够的发电余量用以对蓄电池的充电。余量的大小取决于对电池充满速度的快慢。根据发电量等于负载用电量加上电池充入电量的原则P3*T2=Q2+Q3；P3为太阳能电池板的功率，T2为一天的有效发电时数，Q2为负载的用电量加上系统损耗，Q3为对电池的充入电量。Q3的大小根据情况而定，对于无后备天数的情况Q3的取值紧为电池的自放电量一般为其额定容量*额定电压的1%～3%；对于有后备时间要求的情况可取为太阳电池板发电量的20%左右，对于一年中以情天为主的地方可减小为10%，而经常出现阴雨天的地方则适当增加为30%左右。
5、太阳能控制器的选择
太阳能控制的额定电流不应小于太阳能电流板的最大发出电流，以免造成器件损坏或者电量损失。对于日照量好的地方可为电池板最大输出电流的120%，对于日照量不好的地方则可适当的减小。
6、交流系统逆变器的选择
对于家用负载量小于300W的系统可选方波输出形逆变器，原因是一般需要用到正弦波的用电器其负载量通常超出300W。对于客户特殊要求时可特殊配置（注意对于长期使用负载的场合不可能车载型方波逆变器）
对于600W以上系统应以正弦波输出型逆变器为主，原因是类似于冰箱类的感性负载需要使用正弦波的电压波形。逆变器功率的选择一般选系统额定功率的120%～150%。根据客户的需要调整其功率的大小。
系统举例：
以非洲地区为例，某用户的负载与用电时间如下：节能灯30W，4盏平均每天使用6个小时；液晶台式电脑（100W）一台平均每天使用8小时；90L冰箱一个24小时平均耗电量为0.8KW.h/24h。150W液显电视一台，平均每天使用5小时；后备时间为3天。
1.负载用电量的计算：
首先计算出一天总的用电量为Q1=30*4*6+100*8+800+150*5=3070W.h；最大时的使用功率P1=30*4+100+500+150=870W。由于是交流负载，设取一般的工频逆变器其效率为0.8则相当于一天的总用电量为Q2=Q1/0.8=3070/0.8=3837W.h。
2.蓄电池的计算：
3天的后备时间总耗电量为Q2*3=3837*3=11511W.h；电池的可放电系数取0.76，单体电压取12V。则根据能量守量定律11511=C*12*0.75; C=11511/（12*0.76）=1262A.H。考虑到在阴天时候太阳能电池也能发电，所以取总容量为1200A.H。单体200A.H/12V 6个组成2串3并组成24V电池组。
3.太阳能电池板功率的计算：
以非洲阳光较好地区为例,太阳能电池的日有效发电时间为6个小时，要求电池用完后在晴天情况下10天内电池容量处于90%以上的状态。则每天电池板用于充电池的余量为Q3=11511/10≈1150W.H。电池板每天要发的电为Q3+Q2=3837+1150=4987W.H,所以电池板的功率P3=4987/6=831W；可为140W/18V电池板6片。
4.太阳能控制器的选择
由于太阳系统以选定为24V系统，则最大发电电流Imax=831/24≈35A，小于蓄电池总容量的0.25C。所以选用35A/24V太阳能控制器
5.逆变器的选择
因为冰箱为感性负载，而且总负载的最大功率为870W，所以选用1000W/24V纯正弦波输出逆变器。
此系统若无后备时间时的配置为：蓄电池总容量C=3837/（12*0.8）≈400A.H。可用2个200A.h电池组成串联24V系统；太阳能电池板的功率P=3837/6≈640W，可用160W/18V电池板2片。

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