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太阳能系统设计简介太阳能系统设计简介随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用将会越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业。以下为太阳能系统设计的简单介绍⑴ 列出基本数据① 确定所有负载功率及连续工作时间② 确定地理位置经、纬度及海拔高度③ 确定安装地点的气象资料★ 年（或月）太阳辐射总量或年（或月）平均日照时数★ 年平均气温和极端气温★ 最长连续阴雨天数★ 最大风速及冰雹等特殊气候资料⑵ 确定负载功耗 QΣ I · H 其中 I- 负载电流， H-负载工作时间（小时）⑶ 确定蓄电池容量 C Q *d *1.3 式中 d- 连续阴雨天数 C- 蓄电池标称容量（ 10 小时放电率）C （ 10～ 20） Cr / （ 1-d ）4 根据蓄电池容量、充电电压、环境极限温度、太阳电池方阵电压及功率要求，选取适合的太阳电池组件。以下提供太阳能路灯系统电池板和蓄电池配置计算方法系统基本参数要求如 12V 蓄电池系统； 30W 的灯 2 只，共 60 瓦。每天工作 7 小时 ,要求连续阴雨天数为 6 天 . 一首先计算出电流电流＝ 60W ÷ 12V ＝ 5 A 二计算出蓄电池容量需求蓄电池＝ 5A 7h （ 5＋ 1）天＝ 5A 42h ＝ 210 AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到 90 ％左右；放电余留 20％左右。所以 210AH 也只是应用中真正标准的 70 ％左右。三计算出电池板的需求峰值（ WP ）★电池板平均每天接受有效光照时间为 4.5 小时（ h）；最少放宽对电池板需求 20 ％的预留额。WP ÷ 17.4V ＝（ 5A 7h 120 ％） ÷ 4.5h WP ÷ 17.4V ＝ 9.33 WP ＝ 162 （ W）★ 4.5h 每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。另外在太阳能路灯组件中，线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同，实际应用中可能在 5％ -25 ％左右。所以 162W 也只是理论值，根据实际情况需要有所增加。光伏系统设计和建造中常见的一些问题在建立光伏系统时，一定要经过仔细的最优化设计，以确定最适当的光伏方阵和蓄电池组的容量匹配，尽量做到可靠、经济、合理。一定要加以足够的重视，必须改变重器件轻系统的观念。任何疏忽，都可能造成严重后果。1 为了迎合造价低廉的要求，设计容量明显不足，有的甚至连最基本的能量守恒定律都不能满足，这种现象在光伏户用电源或光伏照明电源中并不少见，经常出故障在所难免，严重影响了光伏产品的声誉。2 容量过大，增加了投资，造成浪费有些光伏公司在我国工业应用的光伏电源系统，设计容量往往偏大，对于一般用途的光伏系统，蓄电池每月的荷电状态也几乎都是 100（即蓄电池放电深度为零），个别月份也都在8090 以上。显然这种设计很不合理。究其原因，与其说是为了增加安全系数，不如说是利益的驱使，因为多数用户不懂光伏系统设计，最多只能在光伏组件的价格上讨价还价，却不知道在总投资上增加了很多不必要的支出。3 蓄电池容量偏大，容易形成充电不足原来的设计方法中，确定蓄电池容量等于全年各月光伏发电亏欠量总和，再加上当地连阴雨天数，这样使得蓄电池容量太大，相对而言光伏方阵规模太小，蓄电池本身还有自放电等消耗，会使得蓄电池经常处于欠充状态，系统很难正常工作。4 安装时不注意光伏方阵的方向及倾角对于固定式光伏方阵，通常都要求朝向赤道，倾斜安装。这样有两个好处一是全年方阵面上接收的太阳辐射量要比水平放置的多；二是由于蓄电池有额定容量的限制，夏季太阳辐射量大，蓄电池充满后，就不能再充，这会造成能量的浪费。而冬天往往由于太阳辐射量小而使得蓄电池充电不足。在方阵倾斜放置时，会使方阵面上冬季月份接收的太阳辐射量增加，夏季月份接收的太阳辐射量削弱，使得全年趋于均衡，这样对蓄电池充电有利。所以，在独立光伏电源系统中，除了光伏方阵安装在车、船等运动的底座上，由于无法保证方阵面随时朝向赤道，只能水平放置外，一般情况下方阵面都应倾斜安装，其倾角根据使用地点不同而有个最佳值。然而，有些厂家生产的太阳能庭院灯等产品，竟然将挂在外墙上等，这些都会影响光伏系统的正常工作。5 不重视太阳电池组件的性能匹配在较大容量的光伏系统中，往往要将许多太阳电池组件串、并联，以满足负载的需要。由于制造过程中，各片太阳电池的性能参数不可能完全保持一样，所以在封装组件时，要将单体太阳电池进行选配，使工作电流相近的串成一组。否则，只要有一片太阳电池的工作电流偏低，就会影响整串电池的电流输出。同样，在安装较大容量的光伏系统时，由于各块组件的性能有差别，也应将工作电流相近的串在一起，在并联时挑选工作电压相近的，否则会影响总的输出功率。这点在实际安装时常常容易忽视。目前常用的光伏组件一般都是由 36 片太阳电池串联起来，给 12V 蓄电池充电，由于晶体硅太阳电池的电压温度系数大约为 -2.3mv/ 0c，随着温度升高，最佳工作电压会下降，所以有的生产厂家将组件中的单体太阳电池片增加到 38 片串联，以保证夏天高温时充电的需要。其实，在多数情况下并无必要，因为在标准测试条件下，一块组件的峰值工作电压约为17.3V，当温度上升到 60 0C 时，峰值工作电压降为 14.4V ，仍可勉强充电，当然这时充电效率会下降，但应考虑到夏天天热时，太阳辐射量也大，有一定补偿作用。而且对一般地区而言，夏天高温天数毕竟不多，每个组件要增加 1/18 的成本，全年可能得不偿失。所以除了常年高温的热带地区以外，没有必要采用 38 片太阳电池的组件。6 控制器功能不适当对于光伏系统的正常运行，控制器起着相当大的作用。不同用途和规模的光伏系统，对控制器功能的要求不一样。控制器的好坏直接影响到太阳能系统的组件寿命以及整个系统的可靠性，一应该选择功耗较低，充电效率高的的控制器，控制器 24 小时不间断工作，如其自身功耗较大，则会消耗部分电能 ,最好选择功耗在 1 毫安（ MA ）以下的控制器。二应该注重控制器对蓄电池等组件的保护功能，像具有涓流充电模式的控制器就可以很好的保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，尽量把欠压保护值调在 ≥ 11.1V ，防止蓄电池过放。三控制器的防水，控制器一般装于灯罩、电池箱中，一般也不会进水，但在实际工程案例中控制器端子的连接线往往因为雨水顺着连接线流入控制器造成短路。7 线路安排不当，接触不良光伏方阵发出的是低压直流电，如果连接负载的线径较细，线路太长，就可能造成线路末端压降太大，以至负载不能正常工作。所以连线要尽量粗而短。此外，在连接处应尽可能采用焊接，如用接线柱，导线端最好焊上接线鼻。由于接线处螺钉未拧紧而形成松动，或因为腐蚀、生锈等原因造成连接处接触不良，甚至断路等故障情况时有发生。所以安装时一定要保证连接牢靠。