光伏系统的设计

3.3 屋顶的形状与阵列角度
斜面屋顶
斜面屋顶一般分为悬山顶、庑殿顶、歇山顶、半山墙顶、单坡顶、 耳房顶等多种类型，综合考虑这些因素，可以说安装太阳能电池阵 列最好能与屋顶保持平行。
平顶
平顶屋顶安装太阳能电池阵列在考虑场地、承重的多方面因素的影 响后与地面基本相同，采用支架设计最佳倾角。
3.4 屋顶施工范围设计
目录
太阳光和日照
太阳方位角、赤纬与太阳辐射
常用光伏系统的设计
02
分布式斜面屋顶光伏系统的设计以 及地面或平顶房屋光伏系统的设计
04
发电量的计算
光伏系统的工程实例
01
03
发电量计算步骤、实例以及阴影对
列举了实际工程中的计算
发电量的影响
01 PART ONE
太阳光和日照
SUN AND SUNSHINE
03 PART THREE
常用光伏系统的设计
DESIGN OF COMMONLY USED PHOTOVOLTAIC SYSTEM
3.1 从设计到施工的流程
设计
主要包括太阳能电池阵列的安装设计， 太阳能电池组件的计算，发电量的计算，
设备的选择等方面。
施工
施工时需按照施工图进行施工，但 在新建房屋的场合，需结合住宅建 设的进程调整PV系统的安装进程。
2.2 发电量计算实例
以山东省某地的1MWp屋顶项目为例。项目使用250W组件4000块，组件尺寸1640*992mm， 采用10KV电压等级并网。当地水平太阳辐射量为5199 MJ·m-2，系统效率按80%计算。 那么四种计算方法最终结果如下表：
计算过程
标准法
1000×5199×0.28 ①×0.8
如上所述，由于组件上的阴影会对组件串的发电量产生影响，因此，最好不要在多个组件串上产生阴影。 如图3所示，只在一个组件串上产生影响，剩下的两串组件仍能正常发电。图1和图3相比，由于各组件串 的电压相同，在某些场合是可以的，但不值得推荐。图2中多个组件串上都有阴影，这时各组件串的电力平 衡是最差的（各组件串电压不一致），逆变器不能实现最佳工作状态，会导致发电量的降低，应尽量避免 这种情况。
HA——为水平面太阳能年总辐照量（kW·h/m2） Ep——为上网发电量（kW·h） PAZ ——系统安装容量（kW） K ——为综合效率系数
组件面积——辐射量计算方法 Ep=HA×S×K1×K2
HA——为倾斜面太阳能总辐照量（kW·h/m2） S——为组件面积总和（m2） K1 ——组件转换效率 K2 ——为系统综合效率
1.1 太阳的基本物理常识
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的 投影与当地经线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的 直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。。
太阳方位角
太阳赤纬，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间 的夹角。
太阳赤纬
西
铅直 北
O
东
太阳时角是指日面中心的时角，即从观测点天球子午圈沿 天赤道量至太阳所在时圈的角距离。
现场调查
现场调查主要涉及与用户协商，建 筑物调查，电气设备的调查以及作 业环境的调查；包括发电输出功率， 安装场地，预算，时间，设计，买 电合同内容，障碍物等内容。
签订合同以及办理各种手续
协商充分的基础上与用户签订承包 合同等一系列手续。
完成
最后将完成的PV系统验收并交给用 户使用。
3.2 太阳能发电系统的种类
组件面积法
1.64×0.992×400 0×5199×0.28×0. 154×0.8
标准日小时法
5199×0.28×1000 ×0.8
经验系数法 1000000×1.15
计算结果 度
度
度
度
备注
组件效率=组件标称功率/组件面积×1000W/m2×100% 注①：单位转换经验系数
通过上述计算可以发现，标准法和标准日照小时法的得数是相同的，因为标准日照小时数的概念是这样定义的：辐照总量折算成在 1000W/㎡的辐照下折算出的小时数，在数值上等于单位转换后的辐照量值。一般情况下，现场估算都是采用经验系数法，组织书面材料 时，采用其他三种方法都可以。
标准日照小时数——安装容量计算方法 Ep=H×P×K1
P——为系统安装容量（kW）； H——为当地标准日照小时数（h）； K1 ——为系统综合效率（取值75%~85%）。
经验系数法 Ep=P×K1
P——为系统安装容量（kW）； K1 ——为经验系数（取值根据当地日照情况， 一般取值0.9~1.8）。
施工范围 CONSTRUCTION SCOPE
设计屋顶分布式光伏系统首先要明确设 计的场地范围，通常施工范围如左图所 示，无论是斜面式屋顶还是平顶屋顶上
下和两边都要留出L/10的距离。
3.5 组件间距设计
有阴影产生的组件 无阴影产生的组件
图1
图2
图3Байду номын сангаас
当太阳能电池阵列被建筑物、树木或者前一排组件等阴影遮挡时，发电量将会降低。当阴影浓度均匀地挡 在太阳能电池阵列整个表面时，发电量与阴影的浓度成正比，但在阴影只遮挡太阳能电池阵列一部分的场 合，发电量与阴影大小（面积）并不是简单的比例关系。
时角
南
太阳辐射总量是指在特定时间内水平面上太阳辐射的累计 值，常用的统计值有日总量，月总量，年总量。
太阳辐射总量
1.2 我国年平均总辐射量示意图
Ⅰ
资源最丰富带
全年辐射量在6700~8370MJ/m2。相当于230kg标准煤燃 烧所发出的热量。
Ⅱ
资源很丰富带
全年辐射量在5400～6700MJ/m2，相当于180～230kg标 准煤燃烧所发出的热量。
与正南方向相比，日照量因太阳能电池的安装角度不同而存在差异，在东南和西南的场 合，发电量约降低5%，正东、正西场合，约降低16%。并且倾斜角越小，与正南方向 日照量的差别越小。
关于屋顶的倾斜度，房屋屋顶的倾斜角一般都在15°~45°之间，在太阳能电池阵列的最佳倾角 ±15°的范围内，得到的年间累计日照量比最佳值低大约10%。
Ⅲ 资源较丰富带
Ⅰ
全年辐射量在4200～5400MJ/m2。相当于140～180kg标
准煤燃烧所发出的热量。
Ⅳ 资源一般带 全年辐射量在4200MJ/m2以下。
Ⅱ
Ⅳ Ⅲ
02 PART TWO
发电量的计算
CALCULATION OF POWER GENERATION
2.1 发电量计算的方式
国标光伏发电站年平均发电量Ep Ep=HA×PAZ×K
独立光伏发电系统
01 独立式光伏发电系统是通过控制器直接将太阳能电池转换的电能储 存在蓄电池中供负载使用。
并网光伏发电系统
02
并网型太阳能光伏发电将转化的电能经逆变器、汇流箱进入并网柜
最后并入电网。
3.3 屋顶的形状与阵列角度
关于屋顶的方位（太阳能电池组件的安装方位），正南方向是最理想的，但实际上偏东西的情况 也很多。