太阳能供电系统的设计步骤

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：Q=ΣI?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 X d X 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）

⑷确定方阵倾角：推荐方阵的倾角与纬度的关系

当地纬度Ф 0～15° 15～20° 25～30°30～35° 35～40°＞40°

方阵倾角β 15°ФФ+5°Ф+10°Ф+15 Ф+20

⑸计算方阵β倾角下的辐射量：

Sβ= S×sin(α+β)/sinα光线

式中：Sβ—β倾角方阵太阳直接辐射分量α+β方阵

α—中午时太阳高度角

S—水平面太阳直接辐射量（查气象资料）

其它：α=90°-Φ±δαβ

式中：Φ—纬度

δ—太阳赤纬度（北半球取+号）地面

即：α=90°-Φ+δ

δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]

式中：n—从一年开头算起第n天的纬度

那么 Rβ=S×sin(α+β)/sinα+D

式中 Rβ—β角方阵面上的太阳总辐射量 D—散射辐射量（查阅气象资料）

⑹计算方阵电流：

Tm = (Rβ×mwH/cm2)/(100mw/cm2)

式中：Tm—为平均峰值日照时数Imin = Q/(Tm×η1×η2)

式中：Imin—方阵最小输出电流η1—蓄电池充电效率

η2—方阵表面灰尘遮散损失

Imax = Q/(Tmin×η1×η2)

⑺确定方阵电压：

V = Vf+Vd

式中：Vf—蓄电池浮充电压（25℃）Vd—线路电压损耗

⑻确定方阵功率：

F=Im×V/(1-α(Tmax-25))

式中：α—一般取α=0.5% Tmax—太阳电池最高工作温度

⑼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。

举例：以负载480W/-48V为例

⑴基本数据：

※负载功率：480W/-48V，24小时连续工作。

※地理位置：新疆库车：东经83°E，北纬41.7°N

※年平均日照时数（水平面）：2700小时

※极限气温：-40℃～+70℃

※连续阴雨天数：5天

※最大风速：50m/s

※水平面太阳直接辐射量：S = 478mwH/cm2

⑵负载功率：Q=480W/-48V X 24=240AH

⑶确定蓄电池容量：

取 d=5 C=240 X 5 X 1.3=1560AH

⑷确定方阵倾角：β

取β=40°+15°=55°

⑸计算方阵β角下的日辐射量：因为α=90°-Φ+δ=90°-40°+15°=65°

δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]

取n=200天

所以δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]=20.82°≈21°

又因为 Rβ=S×sin(α+β)/sinα+D 取 D=0

则 Rβ=478×sin(65°+55°)/sin65°=478×0.96=456mwh/cm2

⑹计算方阵电流

因为Tm = (Rβ×mwH/cm2)/(100mw/cm2)=456/100=4.56h

所以Imin = Q/(Tm×η1×η2) 取η1=1 η2=1

Imin = Q/(Tm×η1×η2)=240/4.56=52.6A

⑺确定方阵功率

F=Im×V/(1-α(Tmax-25))

令Im=Imin，Im为平均电流 V=Vm(Vm=SM55组件电压×4) Tmax=70°

则F=52.6×69.6/[1-5%×(70-25)]=4723W