太阳能光伏系统设计
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a 列出所有用太阳电池供电的设备 b 确定每个设备的额定功率 c 估计每个设备每天使用的小时数 d 用功率和小时数相乘，得到每个设备使用
的电量，单位为瓦时（Wh） e 把每个计算结果相加
2 计算可获得的太阳辐照量
设计地点的太阳辐射资源
设计之前的调查
• 障碍物 • 腐蚀 • 积雪、结冰和雷击等
太阳能光伏系统设计
一、户用光伏系统的工作原理
1、一般的户用光伏系统具备以下四个特点： * 一天里系统的负载不是恒定的 * 一年里每日的负载也不是恒定的 * 一天里可获得的可再生能源的能量随时间变化 * 一年里可获得的可再生能源的能量随季节变化，
不是每天都相同
太阳电池方阵
典型的户用太阳能系统
彩色电视机
• 缺点：
• 价格较高，但低于单晶硅者，可一定程度降低用户投资； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于非晶硅、但低于单
晶硅和HIT太阳电池组件； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对非晶硅太阳
电池组件较大；
日本三洋公司的HIT太阳电池组件作为发电元件的优缺点
• 优点：
• 光电转换效率高达16.8％，较其它太阳电池组件，光伏阵列占 地面积最小；
非晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点：
• 优点：
• 可以交大幅度降低用户的投资额度； • 弱光环境发电优于单晶硅、多晶硅太阳电池组件； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费远远低于单晶硅、多晶
硅和HIT太阳电池组件，制造过程也更环保； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对其它两者较
发电系统具备应对几个连续阴雨天的供电能力
• 选用哪种类型的太阳电池组件作为发电元
件，直接严重影响用户对光伏发电系统投资的 多少，一般情况是由设计制造厂家给用户说明 选用类型的太阳电池组件的优缺点，由用户根 据投资能力和使用要求作决定。往往更多的时 候是由设计制造厂家给用户作出选用几种类型 太阳电池组件的几个方案，由用户选择。
• 单晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点：
• 优点：
• 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 光电转换效率较高，光伏阵列占地面积较小； • 输出电压随阳光强弱变化较小，输出一致性较好； • 具有一定的抗震、抗冲击能力；
• 缺点：
• 价格较高，造成用户投资较大，大规模普及困难； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于非晶硅、多晶硅和
• 台风、暴雨和地震等
• 鸟粪
• 安装条件调查
可以获得的太阳辐射
其它基本客观设计条件和用户要求
• 用户打算使用何种太阳电池组件 ？ • 用户可以用来安装太阳电池组件的场所和面积 • 用户打算采用哪种类型的光伏发电系统 ？ • 用户所在地的城市公共电网的供电规格、供电状况 ？ • 用户打算让本光伏发电系统供电的用电负载状况 • 用户选择采用离网光伏发电系统时，打算让本光伏
• 2）太阳电池组件规格大小的选用
• 光伏发电系统要选用哪种规格大小太阳电 池组件，取决于光伏发电系统工作电压的设定、 可安装光伏阵列面积的大小和太阳电池组件总 峰值功率的大小。在与建筑一体化应用中，常 用到的太阳电池组件举例如下：
常用非晶硅太阳电池组件系列（例）
一种常用双结非晶硅太阳电池组件
• 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响微乎其微； • 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 弱光环境发电优于单晶硅、多晶硅太阳电池组件； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费低于单晶硅太阳电池组
件；
• 缺点：
• 价格很高，多数用户难以接受； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于其它太阳电池组件；
小。
• 采用钢化玻璃制作的非晶硅太阳电池组件具有一定的抗震、抗 冲击能力；
• 缺点：
• 光电转换效率较低，光伏阵列占地面积较大； • 有较大的光致衰减现象，双结非晶硅太阳电池组件光致衰减现
象得到较大改善，15年衰减率约为10％～15％； • 输出电流、电压随阳光强弱变化较大，输出一致性不如其它三
者好；
30.9V 30.4V 30.4V 23.0V 60.1V 60.0V 59.0V 60.0V
2.26A 2.09A 2.09A 1.20A 1.0A 1.0A 1.0A 0.8A
21.7V 21.7V 21.3V 17.5V 46.0V 45.0V 44.0V 44.0V
光伏系统能量平衡优化设计步骤
• １ 确定负载耗电量 • 2 计算可获得的太阳辐照量 • 3 算出各月发电盈亏量 • 4 确定累积亏欠量 ∑∣-⊿Q i∣ • 5 决定方阵输出电流 • 6 求出方阵最佳倾角 • 7 得出蓄电池及方阵容量 • 8 最终决定最佳搭配
１ 确定负载耗电量
根据客户负载需求来设计系统是光伏系统设计的 前提。 所以首先要计算系统的负载大小。 设计户用光伏系统的必要数据 • 估算负载的步骤如下：
光伏组件 型号
No.
规格
峰值功率
开路电 短路 电 工作电 工作电 适应 充电电
压
流
压
流
压
1
TPS104-40A
2
TPS104-38A
3
TPS104-36A
4
TPS104-15A
5
TPS104-40B
6
T百度文库S104-38B
7
TPS104-36B
8
TPS104-22B
40 Wp 38 Wp 36 Wp 15 Wp 40 Wp 38 Wp 36 Wp 22 Wp
控制器 12Vdc
220Vac 逆变器
蓄电池
交流节能灯
1. 太阳电池组件 2. 防反充二极管 3. 充放电控制器 4. 蓄电池 5. 逆变器（DC/A
C) 6. 支架 7. 电缆、电线 8. 开关/接插件 9. 用电器
一、基础设计
• 1、当地的太阳辐射资源 • 2、可以获得的太阳辐射 • 3、其它基本客观设计条件和用户要求 • 4、目标的设计负荷 • 5、光伏阵列的参数计算 • 6、蓄电池的容量计算 • 7、逆变器的参数计算 • 8、其它配套设备的选择
HIT太阳电池组件； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对非晶硅太阳
电池组件 较大；
多晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点
• 优点：
• 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 光电转换效率略低于单晶硅者，光伏阵列占地面积较小； • 输出电压随阳光强弱变化较小，输出一致性较好； • 具有一定的抗震、抗冲击能力；
的电量，单位为瓦时（Wh） e 把每个计算结果相加
2 计算可获得的太阳辐照量
设计地点的太阳辐射资源
设计之前的调查
• 障碍物 • 腐蚀 • 积雪、结冰和雷击等
太阳能光伏系统设计
一、户用光伏系统的工作原理
1、一般的户用光伏系统具备以下四个特点： * 一天里系统的负载不是恒定的 * 一年里每日的负载也不是恒定的 * 一天里可获得的可再生能源的能量随时间变化 * 一年里可获得的可再生能源的能量随季节变化，
不是每天都相同
太阳电池方阵
典型的户用太阳能系统
彩色电视机
• 缺点：
• 价格较高，但低于单晶硅者，可一定程度降低用户投资； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于非晶硅、但低于单
晶硅和HIT太阳电池组件； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对非晶硅太阳
电池组件较大；
日本三洋公司的HIT太阳电池组件作为发电元件的优缺点
• 优点：
• 光电转换效率高达16.8％，较其它太阳电池组件，光伏阵列占 地面积最小；
非晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点：
• 优点：
• 可以交大幅度降低用户的投资额度； • 弱光环境发电优于单晶硅、多晶硅太阳电池组件； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费远远低于单晶硅、多晶
硅和HIT太阳电池组件，制造过程也更环保； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对其它两者较
发电系统具备应对几个连续阴雨天的供电能力
• 选用哪种类型的太阳电池组件作为发电元
件，直接严重影响用户对光伏发电系统投资的 多少，一般情况是由设计制造厂家给用户说明 选用类型的太阳电池组件的优缺点，由用户根 据投资能力和使用要求作决定。往往更多的时 候是由设计制造厂家给用户作出选用几种类型 太阳电池组件的几个方案，由用户选择。
• 单晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点：
• 优点：
• 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 光电转换效率较高，光伏阵列占地面积较小； • 输出电压随阳光强弱变化较小，输出一致性较好； • 具有一定的抗震、抗冲击能力；
• 缺点：
• 价格较高，造成用户投资较大，大规模普及困难； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于非晶硅、多晶硅和
• 台风、暴雨和地震等
• 鸟粪
• 安装条件调查
可以获得的太阳辐射
其它基本客观设计条件和用户要求
• 用户打算使用何种太阳电池组件 ？ • 用户可以用来安装太阳电池组件的场所和面积 • 用户打算采用哪种类型的光伏发电系统 ？ • 用户所在地的城市公共电网的供电规格、供电状况 ？ • 用户打算让本光伏发电系统供电的用电负载状况 • 用户选择采用离网光伏发电系统时，打算让本光伏
• 2）太阳电池组件规格大小的选用
• 光伏发电系统要选用哪种规格大小太阳电 池组件，取决于光伏发电系统工作电压的设定、 可安装光伏阵列面积的大小和太阳电池组件总 峰值功率的大小。在与建筑一体化应用中，常 用到的太阳电池组件举例如下：
常用非晶硅太阳电池组件系列（例）
一种常用双结非晶硅太阳电池组件
• 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响微乎其微； • 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 弱光环境发电优于单晶硅、多晶硅太阳电池组件； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费低于单晶硅太阳电池组
件；
• 缺点：
• 价格很高，多数用户难以接受； • 芯片、组件制造阶段能源和硅材料耗费高于其它太阳电池组件；
小。
• 采用钢化玻璃制作的非晶硅太阳电池组件具有一定的抗震、抗 冲击能力；
• 缺点：
• 光电转换效率较低，光伏阵列占地面积较大； • 有较大的光致衰减现象，双结非晶硅太阳电池组件光致衰减现
象得到较大改善，15年衰减率约为10％～15％； • 输出电流、电压随阳光强弱变化较大，输出一致性不如其它三
者好；
30.9V 30.4V 30.4V 23.0V 60.1V 60.0V 59.0V 60.0V
2.26A 2.09A 2.09A 1.20A 1.0A 1.0A 1.0A 0.8A
21.7V 21.7V 21.3V 17.5V 46.0V 45.0V 44.0V 44.0V
光伏系统能量平衡优化设计步骤
• １ 确定负载耗电量 • 2 计算可获得的太阳辐照量 • 3 算出各月发电盈亏量 • 4 确定累积亏欠量 ∑∣-⊿Q i∣ • 5 决定方阵输出电流 • 6 求出方阵最佳倾角 • 7 得出蓄电池及方阵容量 • 8 最终决定最佳搭配
１ 确定负载耗电量
根据客户负载需求来设计系统是光伏系统设计的 前提。 所以首先要计算系统的负载大小。 设计户用光伏系统的必要数据 • 估算负载的步骤如下：
光伏组件 型号
No.
规格
峰值功率
开路电 短路 电 工作电 工作电 适应 充电电
压
流
压
流
压
1
TPS104-40A
2
TPS104-38A
3
TPS104-36A
4
TPS104-15A
5
TPS104-40B
6
T百度文库S104-38B
7
TPS104-36B
8
TPS104-22B
40 Wp 38 Wp 36 Wp 15 Wp 40 Wp 38 Wp 36 Wp 22 Wp
控制器 12Vdc
220Vac 逆变器
蓄电池
交流节能灯
1. 太阳电池组件 2. 防反充二极管 3. 充放电控制器 4. 蓄电池 5. 逆变器（DC/A
C) 6. 支架 7. 电缆、电线 8. 开关/接插件 9. 用电器
一、基础设计
• 1、当地的太阳辐射资源 • 2、可以获得的太阳辐射 • 3、其它基本客观设计条件和用户要求 • 4、目标的设计负荷 • 5、光伏阵列的参数计算 • 6、蓄电池的容量计算 • 7、逆变器的参数计算 • 8、其它配套设备的选择
HIT太阳电池组件； • 环境高温（25℃以上）对发电能力下降的影响相对非晶硅太阳
电池组件 较大；
多晶硅太阳电池组件作为发电元件的优缺点
• 优点：
• 光致衰减低，输出长期稳定性好； • 光电转换效率略低于单晶硅者，光伏阵列占地面积较小； • 输出电压随阳光强弱变化较小，输出一致性较好； • 具有一定的抗震、抗冲击能力；