太阳能光伏发电系统步骤.docx

1、太阳能光伏发电系统步骤作为独立电源用的太阳能光伏发电系统（PV系统），以从所需电量（负载消耗的电量）计算出太阳能电池容量作为标准方法。但是，在并网系统的场合，发电电量和所使用的电量之间没有相互限制的关系因此，由场安装场地（面积）决定系统容量的场合较多。所以，首先充分估计出太阳能电池安装场地面积，然后计算出太阳能电池的容量，在此基础上进行系统的整体设计。下面介绍一下标准的设计方法，接着结合具体实例介绍计算方法。太阳能电池容量和负载消耗电量之间的关系可用下式表示：PAS=(ELDR)/(HA/GS)K)(式1.1)式中各个符号所代表的含义如下：PAS 标准状态（AM1.5，日照强度为1000w/,

2、太阳能电池单元温度为25下太阳能电池阵列的输出功率（kW）；HA 某一时期电池阵列所得到的日照量（kW/（期间）；GS 标准状态下的日照强度（kW/）；EL 某一时期的负载消耗电量（所需电量）D 负载对太阳能光伏发电系统的依存率=1（备用电源电力的依存率）；R 设计冗余系数（推算的日照量等受安装环境影响的补正）；K 综合设计系数（对太阳电池组件输出偏差的补正，包括线路损失及设备损失等。）(式1.1)中的综合设计系数K又分为各种系数，这里仅就直流补正系数KD、温度补正系数K，及逆变器效率NINV进行介绍。直流补正系数KD含有因太阳能电池表面的沾污、太阳的日照强度变化引起的损失的补正，以及太阳能性

3、能变差引起的补正，KD的值大概在0.8左右。温度补正系数K，是太阳能电池因受到日照其温度上升导致变换效率发生变化引起的补正系数，他的值约为0.85.还有，逆变器的效率NINV是指太阳能电池产生的直流电变换成交流电的逆变器效率，通常为0.9左右。如上述，在住宅等处安装太阳电池阵列的场合安装面积受限制，因此从安装面积可以算出太阳电池的容量，再使用上式可以算出期望的发电量。在(式1.1)中把消费电能EL用1天的期望发电量EP(9KWH/日）代替,并设标准状态下的日照强度GS为1KW/，依存率D和设计冗余系数R皆为1，则(式1.1)变为下式：EP=HAKPAS(kWh/日)(式1.2)式中，若已知安装

4、场地的日照量HA，标准太阳能电池阵列的输出功率PAS以及综合设计因数K，就可以计算出期望发电量。下面就太阳能电池阵列的变换效率进行介绍。标准状态下的太阳能阵列的变换效率N，可用(式1.1)表示为(式1.3)，这里A代表太阳能电池阵列的面积。=(PAS/(GSA)100%(式1.3)太阳能电池单元和太阳能电池组件的变换效率同样用(式1.3)计算，因多数场合为简单起见称为变换效率，但研究时应区别对待。一般这些变换效率之间有如下关系：(太阳能电池单元的)(太阳能电池组件的)(太阳能电池阵列的)斜屋顶发电量计算假设在个人住宅屋顶上进行PV系统设计。作为研究的屋顶有山墙（朝南方向45）和四坡屋顶（梯形，

5、西南28,东面和西面各19），作为计算前提假定以下条件：1）正朝南屋顶倾斜角为30度。2）日照数据取东京的各月的平均值。3）太阳能电池组件：标称最大输出功率102W;标称最大输出工作电压34V；尺寸885MM990MM。4）功率调节器的直流额定输入电压220V.5）功率调节器的交流额定输出电压210V/105V，单相三线制。最初，功率调节器的输入电压为220V，与太阳能电池阵列的输出电压一致，求出组件串的太阳能组件的串联个数。因为每个太阳能电池组件的标称最大输出工作电压为34V，所以串联数为6个。从屋顶面操作的安全性考虑，有的厂商采用小型太阳能电池组件串联8个或12个，这一组件串的输出功率为6

6、12W，输出电压为204V。首先考虑山墙的场合，从安装面积来看可以并联安装5组，得到标准太阳能电池阵列的输出功率为3KW。例如一月份的场合，阵列面的日照量数据位3.93KWH/日，综合设计系数为0.65，这样一天内可供给发电量为7.7KWH/日。同样的方法，推导得到各月的平均的发电量，这里的综合设计系数，因为夏季（5-9月）和冬季比较由于温度上升而输出功率下降比较大，所以夏季取为0.60，冬季取为0.65。还有这里的平均发电量估算，没有考虑周围建筑物和树木的情况，估计这些阴影也会影响太阳能电池组件的发电量。另外，四坡屋顶的场合屋顶形状为梯形，所以在一面屋顶最大串联安装2组。因此忽视输出功率的一

7、些下降，在东向、西向的屋顶上也安装太阳能电池，可以得到标准太阳能电池阵列输出功率为2.4KW。如果将太阳能电池东西向安装，那么它的输出比正南方向降低20%左右。按照上面的步骤计算出太阳能电池的容量后，可以选定适合该系统的功率调节器。选定功率调节器的时候，把太阳能电池的额定输出电压和功率调节器的直流输入电压相比较的同时，也要比较考虑温度条件等的太阳能电池的输出电压范围和功率调节器的直流输入电压范围。关于输出容量，应选择与太阳能电池的输出电压相同的功率调节器，但实际上在市场销售的产品中选择容量有一定富余的功率调节器。地面和平屋顶发电量这里假定在平坦的地面上和平屋顶上安装太阳能电池阵列的设计。试安装

8、标准太阳能电池阵列输出功率为10KW的太阳能电池阵列时，作为计算前提假定如下条件：1） 正南方向，倾斜角为30度（30度左右年间发电量为最大，但实际上20度的情况较多）。2） 日照数据使用东京的各月的平均值3） 太阳能电池组件：标称最大输出功率50W；标称最大输出工作电压17.5V；尺寸400MM 1000MM4） 支架间隔：保证在冬至的午前9时至午后3时期间后面的阵列对前方的阵列不形成阴影。5） 功率调节器的直流额定输入电压为300V。首先，为了将直流回路电压调至DC300V，求出组件串内的太阳能电池组件的串联数。一个太阳能电池组件的标称最大输出电压为17.5V,那么一组件串中的串联数为18

9、个，该组件串的输出功率为900W,输出电压为315V，为了总输出功率成为10KW要并联12个组件串，即太阳能电池组件为共216个，这时标准太阳能电池阵列的输出功率为10.8KW.在太阳能电池阵列上安装电池组件的方法很多，但要从维护保养方面考虑，高度约1700MM为好。日照和阴影前面的计算发电量的例子均在假定周围没有遮挡物的理想条件下进行的。实际上被周围的建筑物遮挡的场合比较多。纵轴表示从观测位置看到的太阳高度（仰角），横轴表示从观测位置以正南为0度的东西方位。研究的前提是，在北纬35度处设置安装场所，从它的位置可以看见四面被山包围，同时东南方向有一栋10层的楼房。以12月为例，早晨因山的影子挡

10、住了日照，而且因临近的楼房遮挡阳光，到9点20分之前得不到日照的直射光，另外午后3时以后由于山的遮挡也得不到直射光。像这个例子直射光被遮挡条件下的发电量与没有被遮挡的情况相比下降10%-20%。所以设计时，应把因周围的情况下降的发电量部分反映在计算结果中。以上阐述了因其他障碍物导致的阴影的影响。还有一个大的研究事项时太阳能电池阵列之间的阴影。如果太阳能阵列之间的举例过小，前面的阵列对后面的阵列形成阴影，一般在水平面垂直竖立的高为L的木杆的南北方向影子的长度为LS，太阳的高度我H，方位角为A。那么影子的倍率R 为R=(LS/L)cothcos(式1.4)阵列的影子长度因安装场所的纬度、季节、时间

11、不同而异，如果在影子最长的冬至，从午前9时至午后3时之间，影子对阵列没有影响。组件强度太阳能电池组件的强度是由受光面的强化玻璃、铝等框架材料、安装方法、螺丝和螺母的直径及个数决定的。安装的预定场地必须经过强度确认，才能进行稳妥施工，与其他国家相比，日本国内方面的要求更加严格，日本国内标准产品的耐台风风速为60m/S(速度压2170Pa,旧单位217kgf/,JIS C8918,表7，等级217)。设计时，要向太阳能电池厂商确认容许速度压数值。在高层建筑物的高处安装的场合，根据地上高度，建筑物形状、周围建筑物、地形、固定倾斜角度、安装布置不同，算出的安装场地的风力系数不同。在积雪地带也应考虑积雪

12、荷重。太阳能电池组件的强度，一般因无色透明强化玻璃的厚度，铝框的厚度及形状，固定用金属零件或螺丝与螺母的直径、数量等不同而异，安装时一定要严格遵守生产厂家指定的条件。发电量的计算步骤作为独立电源用的太阳能光伏发电系统（PV系统），以从所需电量（负载消耗的电量）计算出太阳能电池容量作为标准方法。但是，在并网系统的场合，发电电量和所使用的电量之间没有相互限制的关系因此，由场安装场地（面积）决定系统容量的场合较多。所以，首先充分估计出太阳能电池安装场地面积，然后计算出太阳能电池的容量，在此基础上进行系统的整体设计。下面介绍一下标准的设计方法，接着结合具体实例介绍计算方法。太阳能电池容量和负载消耗电量

13、之间的关系可用下式表示：PAS=(ELDR)/(HA/GS)K)(式1.1)式中各个符号所代表的含义如下：PAS 标准状态（AM1.5，日照强度为1000w/,太阳能电池单元温度为25下太阳能电池阵列的输出功率（kW）；HA 某一时期电池阵列所得到的日照量（kW/（期间）；GS 标准状态下的日照强度（kW/）；EL 某一时期的负载消耗电量（所需电量）D 负载对太阳能光伏发电系统的依存率=1（备用电源电力的依存率）；R 设计冗余系数（推算的日照量等受安装环境影响的补正）；K 综合设计系数（对太阳电池组件输出偏差的补正，包括线路损失及设备损失等。）(式1.1)中的综合设计系数K又分为各种系数，这里

14、仅就直流补正系数KD、温度补正系数K，及逆变器效率NINV进行介绍。直流补正系数KD含有因太阳能电池表面的沾污、太阳的日照强度变化引起的损失的补正，以及太阳能性能变差引起的补正，KD的值大概在0.8左右。温度补正系数K，是太阳能电池因受到日照其温度上升导致变换效率发生变化引起的补正系数，他的值约为0.85.还有，逆变器的效率NINV是指太阳能电池产生的直流电变换成交流电的逆变器效率，通常为0.9左右。如上述，在住宅等处安装太阳电池阵列的场合安装面积受限制，因此从安装面积可以算出太阳电池的容量，再使用上式可以算出期望的发电量。在(式1.1)中把消费电能EL用1天的期望发电量EP(9KWH/日）代

15、替,并设标准状态下的日照强度GS为1KW/，依存率D和设计冗余系数R皆为1，则(式1.1)变为下式：EP=HAKPAS(kWh/日)(式1.2)式中，若已知安装场地的日照量HA，标准太阳能电池阵列的输出功率PAS以及综合设计因数K，就可以计算出期望发电量。下面就太阳能电池阵列的变换效率进行介绍。标准状态下的太阳能阵列的变换效率N，可用(式1.1)表示为(式1.3)，这里A代表太阳能电池阵列的面积。=(PAS/(GSA)100%(式1.3)太阳能电池单元和太阳能电池组件的变换效率同样用(式1.3)计算，因多数场合为简单起见称为变换效率，但研究时应区别对待。一般这些变换效率之间有如下关系：(太阳能

16、电池单元的)(太阳能电池组件的)(太阳能电池阵列的)斜屋顶发电量计算假设在个人住宅屋顶上进行PV系统设计。作为研究的屋顶有山墙（朝南方向45）和四坡屋顶（梯形，西南28,东面和西面各19），作为计算前提假定以下条件：1）正朝南屋顶倾斜角为30度。2）日照数据取东京的各月的平均值。3）太阳能电池组件：标称最大输出功率102W;标称最大输出工作电压34V；尺寸885MM990MM。4）功率调节器的直流额定输入电压220V.5）功率调节器的交流额定输出电压210V/105V，单相三线制。最初，功率调节器的输入电压为220V，与太阳能电池阵列的输出电压一致，求出组件串的太阳能组件的串联个数。因为每个太

17、阳能电池组件的标称最大输出工作电压为34V，所以串联数为6个。从屋顶面操作的安全性考虑，有的厂商采用小型太阳能电池组件串联8个或12个，这一组件串的输出功率为612W，输出电压为204V。首先考虑山墙的场合，从安装面积来看可以并联安装5组，得到标准太阳能电池阵列的输出功率为3KW。例如一月份的场合，阵列面的日照量数据位3.93KWH/日，综合设计系数为0.65，这样一天内可供给发电量为7.7KWH/日。同样的方法，推导得到各月的平均的发电量，这里的综合设计系数，因为夏季（5-9月）和冬季比较由于温度上升而输出功率下降比较大，所以夏季取为0.60，冬季取为0.65。还有这里的平均发电量估算，没有

18、考虑周围建筑物和树木的情况，估计这些阴影也会影响太阳能电池组件的发电量。另外，四坡屋顶的场合屋顶形状为梯形，所以在一面屋顶最大串联安装2组。因此忽视输出功率的一些下降，在东向、西向的屋顶上也安装太阳能电池，可以得到标准太阳能电池阵列输出功率为2.4KW。如果将太阳能电池东西向安装，那么它的输出比正南方向降低20%左右。按照上面的步骤计算出太阳能电池的容量后，可以选定适合该系统的功率调节器。选定功率调节器的时候，把太阳能电池的额定输出电压和功率调节器的直流输入电压相比较的同时，也要比较考虑温度条件等的太阳能电池的输出电压范围和功率调节器的直流输入电压范围。关于输出容量，应选择与太阳能电池的输出电

19、压相同的功率调节器，但实际上在市场销售的产品中选择容量有一定富余的功率调节器。地面和平屋顶发电量这里假定在平坦的地面上和平屋顶上安装太阳能电池阵列的设计。试安装标准太阳能电池阵列输出功率为10KW的太阳能电池阵列时，作为计算前提假定如下条件：1） 正南方向，倾斜角为30度（30度左右年间发电量为最大，但实际上20度的情况较多）。2） 日照数据使用东京的各月的平均值3） 太阳能电池组件：标称最大输出功率50W；标称最大输出工作电压17.5V；尺寸400MM 1000MM4） 支架间隔：保证在冬至的午前9时至午后3时期间后面的阵列对前方的阵列不形成阴影。5） 功率调节器的直流额定输入电压为300V

20、。首先，为了将直流回路电压调至DC300V，求出组件串内的太阳能电池组件的串联数。一个太阳能电池组件的标称最大输出电压为17.5V,那么一组件串中的串联数为18个，该组件串的输出功率为900W,输出电压为315V，为了总输出功率成为10KW要并联12个组件串，即太阳能电池组件为共216个，这时标准太阳能电池阵列的输出功率为10.8KW.在太阳能电池阵列上安装电池组件的方法很多，但要从维护保养方面考虑，高度约1700MM为好。日照和阴影前面的计算发电量的例子均在假定周围没有遮挡物的理想条件下进行的。实际上被周围的建筑物遮挡的场合比较多。纵轴表示从观测位置看到的太阳高度（仰角），横轴表示从观测位置

21、以正南为0度的东西方位。研究的前提是，在北纬35度处设置安装场所，从它的位置可以看见四面被山包围，同时东南方向有一栋10层的楼房。以12月为例，早晨因山的影子挡住了日照，而且因临近的楼房遮挡阳光，到9点20分之前得不到日照的直射光，另外午后3时以后由于山的遮挡也得不到直射光。像这个例子直射光被遮挡条件下的发电量与没有被遮挡的情况相比下降10%-20%。所以设计时，应把因周围的情况下降的发电量部分反映在计算结果中。以上阐述了因其他障碍物导致的阴影的影响。还有一个大的研究事项时太阳能电池阵列之间的阴影。如果太阳能阵列之间的举例过小，前面的阵列对后面的阵列形成阴影，一般在水平面垂直竖立的高为L的木杆

22、的南北方向影子的长度为LS，太阳的高度我H，方位角为A。那么影子的倍率R 为R=(LS/L)cothcos(式1.4)阵列的影子长度因安装场所的纬度、季节、时间不同而异，如果在影子最长的冬至，从午前9时至午后3时之间，影子对阵列没有影响。组件强度太阳能电池组件的强度是由受光面的强化玻璃、铝等框架材料、安装方法、螺丝和螺母的直径及个数决定的。安装的预定场地必须经过强度确认，才能进行稳妥施工，与其他国家相比，日本国内方面的要求更加严格，日本国内标准产品的耐台风风速为60m/S(速度压2170Pa,旧单位217kgf/,JIS C8918,表7，等级217)。设计时，要向太阳能电池厂商确认容许速度压

23、数值。在高层建筑物的高处安装的场合，根据地上高度，建筑物形状、周围建筑物、地形、固定倾斜角度、安装布置不同，算出的安装场地的风力系数不同。在积雪地带也应考虑积雪荷重。太阳能电池组件的强度，一般因无色透明强化玻璃的厚度，铝框的厚度及形状，固定用金属零件或螺丝与螺母的直径、数量等不同而异，安装时一定要严格遵守生产厂家指定的条件。发电量的计算步骤作为独立电源用的太阳能光伏发电系统（PV系统），以从所需电量（负载消耗的电量）计算出太阳能电池容量作为标准方法。但是，在并网系统的场合，发电电量和所使用的电量之间没有相互限制的关系因此，由场安装场地（面积）决定系统容量的场合较多。所以，首先充分估计出太阳能电

24、池安装场地面积，然后计算出太阳能电池的容量，在此基础上进行系统的整体设计。下面介绍一下标准的设计方法，接着结合具体实例介绍计算方法。太阳能电池容量和负载消耗电量之间的关系可用下式表示：PAS=(ELDR)/(HA/GS)K)(式1.1)式中各个符号所代表的含义如下：PAS 标准状态（AM1.5，日照强度为1000w/,太阳能电池单元温度为25下太阳能电池阵列的输出功率（kW）；HA 某一时期电池阵列所得到的日照量（kW/（期间）；GS 标准状态下的日照强度（kW/）；EL 某一时期的负载消耗电量（所需电量）D 负载对太阳能光伏发电系统的依存率=1（备用电源电力的依存率）；R 设计冗余系数（推算

25、的日照量等受安装环境影响的补正）；K 综合设计系数（对太阳电池组件输出偏差的补正，包括线路损失及设备损失等。）(式1.1)中的综合设计系数K又分为各种系数，这里仅就直流补正系数KD、温度补正系数K，及逆变器效率NINV进行介绍。直流补正系数KD含有因太阳能电池表面的沾污、太阳的日照强度变化引起的损失的补正，以及太阳能性能变差引起的补正，KD的值大概在0.8左右。温度补正系数K，是太阳能电池因受到日照其温度上升导致变换效率发生变化引起的补正系数，他的值约为0.85.还有，逆变器的效率NINV是指太阳能电池产生的直流电变换成交流电的逆变器效率，通常为0.9左右。如上述，在住宅等处安装太阳电池阵列的

26、场合安装面积受限制，因此从安装面积可以算出太阳电池的容量，再使用上式可以算出期望的发电量。在(式1.1)中把消费电能EL用1天的期望发电量EP(9KWH/日）代替,并设标准状态下的日照强度GS为1KW/，依存率D和设计冗余系数R皆为1，则(式1.1)变为下式：EP=HAKPAS(kWh/日)(式1.2)式中，若已知安装场地的日照量HA，标准太阳能电池阵列的输出功率PAS以及综合设计因数K，就可以计算出期望发电量。下面就太阳能电池阵列的变换效率进行介绍。标准状态下的太阳能阵列的变换效率N，可用(式1.1)表示为(式1.3)，这里A代表太阳能电池阵列的面积。=(PAS/(GSA)100%(式1.3

27、)太阳能电池单元和太阳能电池组件的变换效率同样用(式1.3)计算，因多数场合为简单起见称为变换效率，但研究时应区别对待。一般这些变换效率之间有如下关系：(太阳能电池单元的)(太阳能电池组件的)(太阳能电池阵列的)斜屋顶发电量计算假设在个人住宅屋顶上进行PV系统设计。作为研究的屋顶有山墙（朝南方向45）和四坡屋顶（梯形，西南28,东面和西面各19），作为计算前提假定以下条件：1）正朝南屋顶倾斜角为30度。2）日照数据取东京的各月的平均值。3）太阳能电池组件：标称最大输出功率102W;标称最大输出工作电压34V；尺寸885MM990MM。4）功率调节器的直流额定输入电压220V.5）功率调节器的交

28、流额定输出电压210V/105V，单相三线制。最初，功率调节器的输入电压为220V，与太阳能电池阵列的输出电压一致，求出组件串的太阳能组件的串联个数。因为每个太阳能电池组件的标称最大输出工作电压为34V，所以串联数为6个。从屋顶面操作的安全性考虑，有的厂商采用小型太阳能电池组件串联8个或12个，这一组件串的输出功率为612W，输出电压为204V。首先考虑山墙的场合，从安装面积来看可以并联安装5组，得到标准太阳能电池阵列的输出功率为3KW。例如一月份的场合，阵列面的日照量数据位3.93KWH/日，综合设计系数为0.65，这样一天内可供给发电量为7.7KWH/日。同样的方法，推导得到各月的平均的发

29、电量，这里的综合设计系数，因为夏季（5-9月）和冬季比较由于温度上升而输出功率下降比较大，所以夏季取为0.60，冬季取为0.65。还有这里的平均发电量估算，没有考虑周围建筑物和树木的情况，估计这些阴影也会影响太阳能电池组件的发电量。另外，四坡屋顶的场合屋顶形状为梯形，所以在一面屋顶最大串联安装2组。因此忽视输出功率的一些下降，在东向、西向的屋顶上也安装太阳能电池，可以得到标准太阳能电池阵列输出功率为2.4KW。如果将太阳能电池东西向安装，那么它的输出比正南方向降低20%左右。按照上面的步骤计算出太阳能电池的容量后，可以选定适合该系统的功率调节器。选定功率调节器的时候，把太阳能电池的额定输出电压

30、和功率调节器的直流输入电压相比较的同时，也要比较考虑温度条件等的太阳能电池的输出电压范围和功率调节器的直流输入电压范围。关于输出容量，应选择与太阳能电池的输出电压相同的功率调节器，但实际上在市场销售的产品中选择容量有一定富余的功率调节器。地面和平屋顶发电量这里假定在平坦的地面上和平屋顶上安装太阳能电池阵列的设计。试安装标准太阳能电池阵列输出功率为10KW的太阳能电池阵列时，作为计算前提假定如下条件：1） 正南方向，倾斜角为30度（30度左右年间发电量为最大，但实际上20度的情况较多）。2） 日照数据使用东京的各月的平均值3） 太阳能电池组件：标称最大输出功率50W；标称最大输出工作电压17.5

31、V；尺寸400MM 1000MM4） 支架间隔：保证在冬至的午前9时至午后3时期间后面的阵列对前方的阵列不形成阴影。5） 功率调节器的直流额定输入电压为300V。首先，为了将直流回路电压调至DC300V，求出组件串内的太阳能电池组件的串联数。一个太阳能电池组件的标称最大输出电压为17.5V,那么一组件串中的串联数为18个，该组件串的输出功率为900W,输出电压为315V，为了总输出功率成为10KW要并联12个组件串，即太阳能电池组件为共216个，这时标准太阳能电池阵列的输出功率为10.8KW.在太阳能电池阵列上安装电池组件的方法很多，但要从维护保养方面考虑，高度约1700MM为好。日照和阴影前面的计算发电量的例子均在假定周围没有遮挡物的理想条件下进行的。实际上被周围的建筑物遮挡的场合比较多。纵轴表示从观测位置看到的太阳高度（仰角），横轴表示从观测位置以正南为0度的东西方位。研究的前提是，在北纬35度处设置安装场所，从它的位置可以看见四面被山包围，同时东南方向有一栋10层的楼房。以12月为例，早晨因山的影子挡住了日照，而且因临近的楼房遮挡阳光，到9点20分之前得不到日照的直射光，另外午后3时以后由于山的遮挡也得不到直射光。像这个例子直射光被遮挡条件下的发电量与没有被遮挡的情况相比下降10%-20%。所以