学习光伏组件方阵的容量及串并联连接的设计（笔记）
2010-03-22 15:08阅读：
作者：周程晟
来源：
太阳能应用咨询服务中心 2010-03-22
例如：如果一个月的平均辐射为5.0kWh/m2，可以将其写成5.0 hours × 1000
W/m2，而1000
W/m2正好也就是用来标定光伏组件功率的标准辐射量，那么平均辐射为5.0
kWh/m2就基本等同于光伏组件在标准辐射下照射5.0小时。这当然不是实际情况，但是可以用来简化计算。
因为1000
W/m2是生产商用来标定光伏组件功率的辐射量，所以在该辐射情况下的组件输出数值可以很容易从生产商处得到。为了计算光伏组件每天产生的安时数，可以使用峰值小时×光伏组件的 Imp。
例如，假设在某个地区倾角为30 度的斜面上按月平均每天的辐射量为5.0kWh/m2，可以将其写成5.0 hours × 1000W/
m2。对于一个典型的75W光伏组件，Imp为4.4Amps，就可得出每天发电的安时数为5.0×4.4Amps = 22.0Ah/天。
但是，使用峰值日照时数方法存在一些缺点，因为在峰值小时方法中做了一些简化，导致估算结果和实际情况有一定的偏差。
首先，光伏组件输出的温度效应在该方法中被忽略。在计算中对光伏组件的Imp要进行补偿。因为在工作的时候，蓄电池两端的电压通常是稍微低于Vmp，这样光伏组件输出电流就会稍微高于Imp，使用Imp作为光伏组件的输出就会比较保守。这样，温度效应对于由较少的电池片串联的光伏组件输出的影响就比对由较多的电池片串联的光伏组件的输出影响要大，特别是在高温环境下。对于所有的光伏组件，在寒冷气候的预计会更加准确。
其次，在峰值日照时数方法中，利用了气象数据中测量的总的太阳辐射，将其转换为峰值小时。实际上，在每天的清晨和黄昏，有一段时间因为辐射很低，光伏组件产生的电压太小而无法供给负载使用或者给蓄电池充电，这就将会导致估算偏大。通常，这一点造成的误差不是很大，但对于由较少电池片串联的光伏组件的影响比较大。
再次，在利用峰值日照时数方法进行光伏组件输出估算时默认了一个假设，即假设光伏组件的输出和光照完全成线性关系，并假设所有的光伏组件都会同样地把太阳辐射转化为电能。但实际上不是这样的，这种使用峰值日照时数乘以电流峰值的方法有时候会过高地估算某些光伏组件的输出。
不过，总的来说，在已知本地倾斜斜面上光伏辐射数据的情况下，峰值日照时数估计方法是一种对光伏组件输出进行快速估算很有效的方法。
下面举例说明如何使用上述方法计算光伏供电系统需要的光伏组件数。
一个偏远地区建设的光伏供电系统，该系统使用直流负载，负载为24V，400Ah/天。该地区最低
的光照辐射是一月份，如果采用30度的倾角，斜面上的平均日太阳辐射为3.0 kWh/ m2，也就是相当于3个标准峰值小时。对于一个典型的75W光伏组件，每天的输出为：
组件日输出=3.0峰值小时 ×4.4安培=13.2 Ah/天
假设蓄电池的库仑效率为90%，光伏组件的输出衰减为10％。根据上述公式，
日平均负载（AH）
400（AH）
并联的组件数量＝---------------------------------------＝---------------------＝37.4
库仑效率 X【组件日输出（AH）X 衰减因子】 0.9*【13.2（AH）*0.9】
系统电压（V） 24（V）
串联的组件数量＝-------------- ＝--------＝2
组件电压（V)
12（V）
根据以上计算数据，可以选择并联组件数量为38，串联组件数量为2，所需的光伏组件数为：
总的光伏组件数=2串×38并 = 76块
