新能源光伏设计：最全面常见的光伏计算公式

新能源光伏设计：最全面常见的光伏计算公式

本文详细介绍了新能源光伏设计中常用的19个计算方法，包括光伏发电量、充电电压、平均放电率、电价、投资回报率、负载工作时间、转换率、电池组件并联数、蓄电池容量、光伏方阵发电量、太阳能辐射能量转换、光伏方阵倾角角度和方位角角度、光伏方阵前后排间距等多个方面的计算公式及具体应用场景。

1. 光伏发电量的计算方法

• 等效日射量法：公式：日发电量(kWh)= 日射量(kWh/m²) × 光伏板面积(m²) × 光伏板效率

• 温度系数法：公式：日发电量(kWh)= 天平均太阳辐射(kWh/m²) × 温度系数 × 光伏板面积(m²)

2. 充电电压计算方法

• Vmax=V额×1.43倍

3. 平均放电率的计算方法

• 平均放电率(h)=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度

4. 电价的计算方法

• 发电成本价格=总成本÷总发电量
• 电站盈利=(买电价格-发电成本价格)×电站寿命范围内工作时间
• 发电成本价格=(总成本-总补贴)÷总发电量
• 电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间
• 电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间+非市场因素收益

5. 投资回报率的计算方法

• 无补贴：年发电量×电价÷投资总成本×100%=年回报率
• 有电站补贴：年发电量×电价÷(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率
• 有电价补贴及电站补贴：年发电量×(电价+补贴电价)÷(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率

6. 负载工作时间的计算方法

• 负载工作时间(h)=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率

7. 转换率的计算方法

• η(转换率)= Pm(电池片的峰值功率)/A(电池片面积)×Pin(单位面积的入射光功率)
• 其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm²

8. 电池组件并联数的计算方法

• 电池组件并联数=负载日平均用电量(Ah)/组件日平均发电量(Ah)
• 电池组件串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/组件峰值工作电压(V)

9. 蓄电池的计算方法

• 蓄电池容量=负载平均用电量(Ah)×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数
• 蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压
• 蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量

10. 蓄电池容量的计算方法

• 蓄电池容量=负载日平均用电量(Ah)×连续阴雨天数/最大放电深度

11. 以峰值日照时数为依据的简易计算

• 组件功率=(用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数)×损耗系数
• 损耗系数：取1.6～2.0根据当地污染程度、线路长短、安装角度等
• 蓄电池容量=(用电器功率×用电时间/系统电压)×连续阴雨天数×系统安全系数
• 系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等

12. 以峰值日照时数为依据的多路负载计算

• 组件电流=负载日耗电量(Wh)/系统直流电压(V)×峰值日照时数(h)×系统效率系数
• 系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9，具体根据实际情况进行调整
• 组件总功率=组件发电电流×系统直流电压×系数1.43
• 系数1.43：组件峰值工作电压与系统工作电压的比值
• 蓄电池组容量=【负载日耗电量Wh/系统直流电压V】×【连续阴雨天数/逆变器效率×蓄电池放电深度】
• 逆变器效率：根据设备选型约80%～93%之间
• 蓄电池放电深度：根据其性能参数和可靠性要求等,在50%～75%之间选择

13. 以年辐射总量为依据的计算方式

• 组件(方阵)=K×(用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间)/当地年辐射总量
• 有人维护+一般使用时，K取230
• 无人维护+可靠使用时，K取251
• 无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取276

14. 年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算

• 方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量
• 系数5618:根据充放电效率系数、组件衰减系数等
• 安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.3
• 蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压
• 10为无日照系数(对于连续阴雨不超过5天的均适用)

15. 光伏方阵发电量的计算方法

• 年发电量(kWh)=当地年总辐射能(KWH/㎡)×光伏方阵面积(㎡)×组件转换效率×修正系数
• P=H·A·η·K
• 修正系数K=K1·K2·K3·K4·K5
• K1组件长期运行的衰减系数，取0.8
• K2灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正，取0.82
• K3为线路修正，取0.95
• K4为逆变器效率，取0.85或根据厂家数据
• K5为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数，取0.9左右

16. 光伏组件方阵面积的计算方法

• 光伏组件方阵面积=年耗电量/当地年总辐射能×组件转换效率×修正系数
• A=P/H·η·K

17. 太阳能辐射能量的转换计算方法

• 1卡(cal)=4.1868焦(J)=1.16278毫瓦时(mWh)
• 1千瓦时(kWh)=3.6兆焦(MJ)
• 1千瓦时/㎡(KWh/㎡)=3.6兆焦/㎡(MJ/㎡)=0.36千焦/厘米(KJ/cm)
• 100毫瓦时/厘米(mWh/cm)=85.98卡/厘米(cal/cm)
• 1兆焦/米(MJ/m)=23.889卡/厘米(cal/cm)=27.8毫瓦时/厘米(mWh/cm)
• 当辐射量的单位为卡/厘米：年峰值日照时数=辐射量×0.0116(换算系数)
• 当辐射量的单位为兆焦/米：年峰值日照时数=辐射量÷3.6(换算系数)
• 当辐射量单位为千瓦时/米：峰值日照小时数=辐射量÷365天
• 当辐射量的单位为千焦/厘米：峰值日照小时数=辐射量÷0.36(换算系数)

18. 光伏方阵倾角角度和方位角角度计算

• 倾斜角
• 纬度 组件水平倾角
• 0°-25° 倾角=纬度
• 26°-40° 倾角=纬度+5°-10°(在我国大部分地区采取+7°)
• 41°-55° 倾角=纬度+10°-15°
• 纬度>55° 倾角=纬度+15°-20°
• 方位角
• 方位角=【一天中负荷的峰值时刻(24h制)-12】×15+(经度-116)

19. 光伏方阵前后排间距的计算方法

• D = 0.707H /tan [ acrsin ( 0.648cosΦ- 0.399sinΦ)]
• D：组件方阵前后间距
• Φ：光伏系统所处纬度(北半球为正,南半球为负)
• H：为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高度