光伏系统设计中的若干误区w

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1、光伏系统设计中的若干误区杨金焕2010.05.081.引言在光伏系统建造过程中，光伏系统容量的设计是最重要的环节，由于光伏系统的应用与当地的气象条件有关，同样的负载，在不同地点使用，所需配置的容量也不一样；同时目前光伏发电的成本比较高，所以要建成一个合理、完善的光伏系统，必须进行科学的优化设计，使得光伏系统既能充分满足负载的用电需要，又能达到配备的光伏组件和蓄电池容量最小，做到可靠性与经济性的最佳结合。现在有不少光伏产品和工程，甚至是大型光伏电站，并没有经过仔细的容量优化设计，虽然也能够工作，但是效率却相差很大，事实上，要使太阳电池的效率提高1%非常困难，然而由于

2、系统设计不当，而导致发电效果降低10%的情况，却并不少见。有些甚至可能导致系统无法长期正常运行，所以必须十分重视光伏系统的容量设计。2.日照时间、日照时数与峰值日照时数日(可）照时间是从日出到日落之间的小时数，这是当地最长可能的日照时间，不同地点的日照时间，不需要测量，可以通过公式计算得到，例如，上海地区冬至日的日照时间是9.98h；秋分日的日照时间是11.91h。气象台测量的日照时数，是指在太阳达到一定的辐照度(一般是120W/m2)时开始记录，直至小于此辐照度时停止记录，期间所经历的小时数，所以要小于上面介绍的日照时间。例如，上海地区1971~1980年实际测

3、量的平均日照时数是1963.4h，所以平均每天是5.38h。同期拉萨地区的年日照时数是3010.5h，平均每天是8.24h；而重庆地区是1117.6h，平均每天是3.06h。峰值日照时数是将当地的太阳辐照量，折算成标准测试条件(辐照度1000W/m2)下的小时数。例如，上海地区冬至日的日照时间是9.98h，但并不是在这9.98h中太阳的辐照度都是1000W/m2，而是随时变化的，而且一般在冬至日光强也达不到1000W/m2。如测得在这天累计的太阳辐照量是2300W·h/m2，则这天的峰值日照时数就是2.3h。拉萨地区1981~2000年期间平均峰值日照时数是5.3

4、3h；同期上海地区的峰值日照时数是3.46h；重庆地区的峰值日照时数是2.44h。这几个地区可大致代表我国太阳辐照量高、中、低不同地区的峰值日照时数。显然，在计算光伏方阵的发电量时应该使用峰值日照时数，而不是日照时数。有份资料提出：“在上海建造一座100kW的光伏电站，按上海全年平均日照1900小时计算，全年可发电190000kWh-----”。显然这是将日照时数与峰值日照时数相混淆了，实际上上海水平面的全年平均峰值日照时数大约只有1263h。3.倾斜面上辐照量的计算通常气象台提供的只是水平面上的太阳辐照量，而太阳电池方阵一般是倾斜放置的，需要将水平面上的太阳辐照

5、量换算成倾斜方阵面上的辐照量。不过在计算平均值时要取合适的时间间隔。在太阳能应用系统的设计中，通常是进行逐月能量平衡计算，只要计算倾斜面上的月平均太阳辐照量即可，所以要将水平面上的月平均太阳辐照量换算成倾斜面上月平均太阳辐照量。在计算倾斜面上月平均太阳辐照量时，不少人还在应用Liu和Jordan在1962年提出的计算方法。这种方法虽然计算比较简单，但实际上只有在一年中的太阳二分点（三月和九月的春分、秋分日）才是正确的。而且用此方法对于朝向赤道的倾斜面上月平均散射辐照量的计算结果会偏小。目前国际上普遍采用的是Klien和Theilacker在1981年提出的计算方法

6、，可以比较精确地算出在不同方位角的情况下，各种倾斜面上的月平均太阳辐照量。只是计算公式相当复杂，我们已经开发编制了专门的计算程序来进行计算。现在有一些设计，不进行倾斜面上太阳辐照量的计算，而直接应用气象台提供的水平面上的太阳辐照量数据，显然这是不合理的。4.如何确定最佳倾角确定光伏方阵的倾角大小是优化设计的重要环节。方阵的最佳倾角，应根据不同情况而定，对于离网独立光伏系统，情况比较复杂，有些文献提出以当地设计月份（指水平面上太阳辐照量最弱的月份，北半球通常为12月）得到最大太阳辐照量，所对应的角度作为方阵的倾角。其实这是不恰当的，因为这样往往在夏天时方阵面上接收到

7、的太阳辐照量削弱太多。左列北京地区12月份得到最大辐照量的倾角是63o，然而此时全年辐照量却减少很多。倾角0o20o33o40o55o63o70o1月2.203.023.413.563.753.763.732月3.073.834.164.274.344.284.173月3.934.424.554.554.494.234.034月4.885.105.034.924.534.233.945月5.495.475.245.044.464.093.736月5.415.295.004.784.183.803.447月4.654.584.364.193.713.403.108月

8、4.364