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摘要：太阳能光伏发电系统的容量在设计的时候基本的原则是要满足负载用电的需求，但是不能按照负载全年用电量去平均计算日用电量，以此作为依据来设计系统的容量。因为发电量受天气因素影响很大，按平均量设计，在太阳能资源丰富的季节，发出的电量多，多余的部分被白白的浪费了，在太阳能资源匮乏的季节，发出的电量又不足，系统长期处于亏电状态，对系统造成很大的影响。本文通过对太阳能光伏发电系统关键因素的分析得出有针对性、实效性的光伏发电系统定容设计对策。
关键字：太阳能；发电；系统；定容
0引言
太阳能光伏发电系统的容量的设计是整个系统能否正常运行的关键性因素，设计的内容主要包括组件容量的设计和蓄电池容量设计，下面将具体分析如何进行定容设计。
1光伏发电系统组件容量设计
1.1设计的基本思路
在有些地区，最差季节的太阳能资源与全年平均量相差很大，如果还是按照最差季节作为参考，势必会造成浪费。这时只能考虑适当加大蓄电池的设计容量，增加电能储存，使蓄电池处于浅放电状态，弥补光照最差季节发电量的不足对蓄电池造成的伤害。有条件的地方还可以考虐采取风力发电与太阳能发电互相补充（简称风光互补）及市电互补等措施，达到系统整体综合成本效益的最佳。
1.2太阳能电池组件及方阵的设计方法
在设计太阳能电池组件方阵的时候需要综合考虑当地太阳能资源、负载用电量、负载特性及用电时间以及季节变化对太阳能资源造成的影响。
有两种方法可以设计出太阳能电池方阵，一种是根据各种数据首先算出整个光伏发电系统方阵的功率，然后根据计算结果，进一步设计与之匹配的电池组件，从而得到组件的版型及安装方法，这种方法一般用在独立光伏发电系统中。第二种方法是根据现有电池组件的功率，计算出光伏发电系统中电池组件的混联数目及连接方式。这种方法适用于中大型光伏发电系统的设计。下面就以第二种方法为例介绍一个常用的太阳能电池组件的设计计算公式和方法。
1.2.1基本计算方法
计算太阳能电池组件的方法是用负载的平均日耗电量初一电池组件的日平均发电量（Ah），就算出了整个系统需要并联的太阳能电池组件数。这些组件的并联输出电流就是系统负载所需要的电流。具体公式为：
（1.1）
其中：组件日平均发电量为组件峰值工作电流与峰值日照时间的乘积。电池组件的串联的数量为系统的工作电压与组件峰值工作电压的比值。具体公式为：
（1.2）
其中：系数1.43为组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。举例来说，为工作电压12V的系统供电或充电的太阳能电池组件的峰值电压是17～17.5V；为工作电压24V的系统供电或充电的峰值电压为34～34.5V等。因此为方便计算用系统工作电压乘以1.43就是该组件或整个方阵的峰值电压近似值。例如：有一个光伏发电系统选用电池组件的工作电压为17伏，系统的工作电压为48伏那么可以计算其为4快。
有了电池组件的并联数和串联数后，就可以很方便地计算出这个电池组件或方阵的总功率了，计算公式是：
（1.3）
1.2.2相关因素的考虑
按照前面的计算公式虽然可以轻松完成电池组件容量的设计，但是不能应用于实际情况中，因为这些计算公式都是理想的，实际计算的时候还要考虑许多与之息息相关的因素。这些因素中，最重要的有两点，一种是光伏组件功率的衰减另一种蓄电池的充放电损耗。前者有很多内外因素影响如：灰尘、制作工艺、转换效率等等，为了能准确计算我们将这种损耗按照10%计入系统，后者是在蓄电池的反复充放电过程中造成的，此时充电器的效率降低，所以总效率我们按95%计入公式[1]。
在進行计算时除了考虑上述因素，还需要考虑季节变化带来的影响。因为在设计和计算得出组件容量时，一般都是以当地太阳能辐射资源的参数如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照数据，这些数据都是全年平均数据，参照这些数据计算出的结果，在春、夏、秋季一般都没有问题，冬季可能就会有点欠缺。因此设计光伏系统时要按照各月分别计算发电量，找出其中需求量最大的，就是系统需要采纳的。
2蓄电池和蓄电池组容量设计
蓄电池的设计主要包含两方面，一方面是计算系统用蓄电池组的容量，另一方面是计算系统用蓄电池组的串并联数，我们这以在光伏发电系统中使用比较广泛的铅酸蓄电池为例[2]。
2.1基本的计算方法
首先需要计算出蓄电池初步的容量，可以用负载日用电量与连续阴雨天数的乘积再除以最大放电深度系数，按照经验对于浅循环型铅酸蓄电池按50%计算，深循环型铅酸蓄电池按照75%计算。其基本公式为：
2.2相关因素的考虑
在实际设计的过程中除了按照上面公式计算还需要考虑蓄电池放电率和环境温度两个重要的参数。
所谓放电率也就是放电时间和放电电流与蓄电池容量的比率，一般分为20小时率（20h）、10小时率（10h）、5小时率（5h）、3小时率（3h）、l小时率（lh）、0.5小时率（0.5h）等。
大电流放电时，放电时间短，蓄电池容量会比标称容量缩水；小电流放电，放电时间长，实际放电容量会比标称容量增加。比如，容量100Ah的蓄电池用2A的电流放电能放50小时，但要用50A昀电流放电就肯定放不了2个小时。实际容量就不够100Ah了。蓄电池的容量随着放电率的改变而改变，这样的改变会对容量设计产生影响。当系统负载放电电流大时，实际容量会比设计容量小，会造成系统供电量不足；而系统负载工作电流小时，实际容量就会比设计容量大，会造成系统成本的无谓增加。在计算的时候需要详细查阅蓄电池使用手册找出放电速率。如果没有蓄电池使用手册的情况下，按照在蓄电池标称容量的基础上提高10%计算，放电率修正系数设为0.9。如果没有当手头没有详细的容量一放电速率资料时，也可对慢放电率的光伏系统蓄电池的容量进行估算，一般相对应的比蓄电池的标准容量提高5%～20%，相应的放电率修正系数为0.95～0.8。光伏发电系统的平均放电率计算公式为：
蓄电池容量受温度的影响很大，随着温度的上升容量会增加同样随着温度的降低其容量会降低，特别是温度低于零摄氏度的时候，容量下降的速度很快。因此在设计的过程中必须考虑温度对蓄电池容量的影响，如果系统在低温状况下应用，需要加盖保温设备。
下面我们来研究蓄电池串并的数量。其中，蓄电池组的总容量与单体标称容量的比值可以得到并联数，系统工作电压与蓄电池标称电压的比值为串联数。值得注意的是如果计算出多种蓄电池组合方案的时候，我们应该尽量选取并联的蓄电池数目少进行实际应用[3]，应为这样可以尽量减少蓄电池不一致对系统造成的影响。按照经验蓄电并联时不能超过4组。具体计算公式如下。
3 结束语
上述的分析只是从理论进行分析，具体进行光伏发电系统设计的时候，还需要综合考虑用户需求等因素，具体情况具体进一步分析。
参考文献
[1] 冯垛生. 太阳能光伏发电技术[M].北京：人民邮电出版社， 2013.
[2] 刘飞. 光伏发电技术研究[J]. 太阳能， 2006，4（9）：89-91.
[3] 王其英. 光伏发电[J]. 电源应用技术， 2008， 9（11）： 42-48.
关键字：太阳能；发电；系统；定容
0引言
太阳能光伏发电系统的容量的设计是整个系统能否正常运行的关键性因素，设计的内容主要包括组件容量的设计和蓄电池容量设计，下面将具体分析如何进行定容设计。
1光伏发电系统组件容量设计
1.1设计的基本思路
在有些地区，最差季节的太阳能资源与全年平均量相差很大，如果还是按照最差季节作为参考，势必会造成浪费。这时只能考虑适当加大蓄电池的设计容量，增加电能储存，使蓄电池处于浅放电状态，弥补光照最差季节发电量的不足对蓄电池造成的伤害。有条件的地方还可以考虐采取风力发电与太阳能发电互相补充（简称风光互补）及市电互补等措施，达到系统整体综合成本效益的最佳。
1.2太阳能电池组件及方阵的设计方法
在设计太阳能电池组件方阵的时候需要综合考虑当地太阳能资源、负载用电量、负载特性及用电时间以及季节变化对太阳能资源造成的影响。
有两种方法可以设计出太阳能电池方阵，一种是根据各种数据首先算出整个光伏发电系统方阵的功率，然后根据计算结果，进一步设计与之匹配的电池组件，从而得到组件的版型及安装方法，这种方法一般用在独立光伏发电系统中。第二种方法是根据现有电池组件的功率，计算出光伏发电系统中电池组件的混联数目及连接方式。这种方法适用于中大型光伏发电系统的设计。下面就以第二种方法为例介绍一个常用的太阳能电池组件的设计计算公式和方法。
1.2.1基本计算方法
计算太阳能电池组件的方法是用负载的平均日耗电量初一电池组件的日平均发电量（Ah），就算出了整个系统需要并联的太阳能电池组件数。这些组件的并联输出电流就是系统负载所需要的电流。具体公式为：
（1.1）
其中：组件日平均发电量为组件峰值工作电流与峰值日照时间的乘积。电池组件的串联的数量为系统的工作电压与组件峰值工作电压的比值。具体公式为：
（1.2）
其中：系数1.43为组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。举例来说，为工作电压12V的系统供电或充电的太阳能电池组件的峰值电压是17～17.5V；为工作电压24V的系统供电或充电的峰值电压为34～34.5V等。因此为方便计算用系统工作电压乘以1.43就是该组件或整个方阵的峰值电压近似值。例如：有一个光伏发电系统选用电池组件的工作电压为17伏，系统的工作电压为48伏那么可以计算其为4快。
有了电池组件的并联数和串联数后，就可以很方便地计算出这个电池组件或方阵的总功率了，计算公式是：
（1.3）
1.2.2相关因素的考虑
按照前面的计算公式虽然可以轻松完成电池组件容量的设计，但是不能应用于实际情况中，因为这些计算公式都是理想的，实际计算的时候还要考虑许多与之息息相关的因素。这些因素中，最重要的有两点，一种是光伏组件功率的衰减另一种蓄电池的充放电损耗。前者有很多内外因素影响如：灰尘、制作工艺、转换效率等等，为了能准确计算我们将这种损耗按照10%计入系统，后者是在蓄电池的反复充放电过程中造成的，此时充电器的效率降低，所以总效率我们按95%计入公式[1]。
在進行计算时除了考虑上述因素，还需要考虑季节变化带来的影响。因为在设计和计算得出组件容量时，一般都是以当地太阳能辐射资源的参数如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照数据，这些数据都是全年平均数据，参照这些数据计算出的结果，在春、夏、秋季一般都没有问题，冬季可能就会有点欠缺。因此设计光伏系统时要按照各月分别计算发电量，找出其中需求量最大的，就是系统需要采纳的。
2蓄电池和蓄电池组容量设计
蓄电池的设计主要包含两方面，一方面是计算系统用蓄电池组的容量，另一方面是计算系统用蓄电池组的串并联数，我们这以在光伏发电系统中使用比较广泛的铅酸蓄电池为例[2]。
2.1基本的计算方法
首先需要计算出蓄电池初步的容量，可以用负载日用电量与连续阴雨天数的乘积再除以最大放电深度系数，按照经验对于浅循环型铅酸蓄电池按50%计算，深循环型铅酸蓄电池按照75%计算。其基本公式为：
2.2相关因素的考虑
在实际设计的过程中除了按照上面公式计算还需要考虑蓄电池放电率和环境温度两个重要的参数。
所谓放电率也就是放电时间和放电电流与蓄电池容量的比率，一般分为20小时率（20h）、10小时率（10h）、5小时率（5h）、3小时率（3h）、l小时率（lh）、0.5小时率（0.5h）等。
大电流放电时，放电时间短，蓄电池容量会比标称容量缩水；小电流放电，放电时间长，实际放电容量会比标称容量增加。比如，容量100Ah的蓄电池用2A的电流放电能放50小时，但要用50A昀电流放电就肯定放不了2个小时。实际容量就不够100Ah了。蓄电池的容量随着放电率的改变而改变，这样的改变会对容量设计产生影响。当系统负载放电电流大时，实际容量会比设计容量小，会造成系统供电量不足；而系统负载工作电流小时，实际容量就会比设计容量大，会造成系统成本的无谓增加。在计算的时候需要详细查阅蓄电池使用手册找出放电速率。如果没有蓄电池使用手册的情况下，按照在蓄电池标称容量的基础上提高10%计算，放电率修正系数设为0.9。如果没有当手头没有详细的容量一放电速率资料时，也可对慢放电率的光伏系统蓄电池的容量进行估算，一般相对应的比蓄电池的标准容量提高5%～20%，相应的放电率修正系数为0.95～0.8。光伏发电系统的平均放电率计算公式为：
蓄电池容量受温度的影响很大，随着温度的上升容量会增加同样随着温度的降低其容量会降低，特别是温度低于零摄氏度的时候，容量下降的速度很快。因此在设计的过程中必须考虑温度对蓄电池容量的影响，如果系统在低温状况下应用，需要加盖保温设备。
下面我们来研究蓄电池串并的数量。其中，蓄电池组的总容量与单体标称容量的比值可以得到并联数，系统工作电压与蓄电池标称电压的比值为串联数。值得注意的是如果计算出多种蓄电池组合方案的时候，我们应该尽量选取并联的蓄电池数目少进行实际应用[3]，应为这样可以尽量减少蓄电池不一致对系统造成的影响。按照经验蓄电并联时不能超过4组。具体计算公式如下。
3 结束语
上述的分析只是从理论进行分析，具体进行光伏发电系统设计的时候，还需要综合考虑用户需求等因素，具体情况具体进一步分析。
参考文献
[1] 冯垛生. 太阳能光伏发电技术[M].北京：人民邮电出版社， 2013.
[2] 刘飞. 光伏发电技术研究[J]. 太阳能， 2006，4（9）：89-91.
[3] 王其英. 光伏发电[J]. 电源应用技术， 2008， 9（11）： 42-48.