抽取普通2人家庭城市居民作為設(shè)計(jì)對(duì)象，如表2所示，統(tǒng)計(jì)其日負(fù)荷平均耗電量為2.008kWh/day。

? ? ? 表2是根據(jù)PVsyst離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取負(fù)載頁(yè)面的制作而成，也就是把頁(yè)面上的表做到Excel表格上。

1.3光伏組件及蓄電池參數(shù)

本設(shè)計(jì)中選取的多晶硅光伏電池板型號(hào)為TSM-160PEG40.07，其具體參數(shù)如下：

鉛酸免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)?？紤]到節(jié)能減排、成本、安裝空間等方面，本設(shè)計(jì)選取12V的鉛酸蓄電池，型號(hào)為Generic_Open_12V100Ah， 其具體參數(shù)如下：

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

設(shè)計(jì)以東北某地全年輻射數(shù)據(jù)為依據(jù)，在默認(rèn)光伏方陣傾角為30°，方位角為南偏東10°條件下，通過PVsyst軟件模擬得到傾斜面上平均日輻射量為1652kWh/m²。

2.1蓄電池容量

蓄電池組容量B_C計(jì)算公式為：
? ? ? 式中A為安全系數(shù)，根據(jù)情況在1.2-1.4之間選取，本設(shè)計(jì)取1.2；Q_L為負(fù)載的日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)數(shù)；N_L為該地區(qū)最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，本設(shè)計(jì)取2；T_O為溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2，本設(shè)計(jì)取1.1； C_C為蓄電池放電深度，本設(shè)計(jì)中選擇的蓄電池取0.8；代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到B_C=1.2*2008/12*2*1.1/0.8=552Ah。

2.2蓄電池串并聯(lián)數(shù)

為達(dá)到系統(tǒng)工作電壓，需將蓄電池進(jìn)行串聯(lián)；為達(dá)到系統(tǒng)容量，需將蓄電池并聯(lián)。

? ? ? 我們將該光伏系統(tǒng)工作電壓設(shè)定為24V，選用蓄電池的標(biāo)稱電壓為12V，所以得到串聯(lián)數(shù)目為2；蓄電池標(biāo)稱容量為100Ah，所以并聯(lián)數(shù)為552/100*2≈3。

2.3光伏方陣

? ? ? ?式中，N_S—電池串聯(lián)數(shù)；Q_P—光伏組件日發(fā)電量；I_OC—太陽(yáng)能電池組件峰值工作電流；T_M—峰值日照時(shí)數(shù)，東北某地地區(qū)平均峰值日照時(shí)數(shù)為3.8h；K_OP—斜面修正系數(shù)，本設(shè)計(jì)東北某地地區(qū)取1.19； C_C—為修正系數(shù)，主要指因組件組合、衰減、灰塵、灰塵覆蓋、充電效率等的損失，一般取0.8；B_cb—兩組最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的間隔天數(shù)內(nèi)需要補(bǔ)充的蓄電池容量（為在兩組連續(xù)陰雨內(nèi)負(fù)載所消耗的電量）；A—安全系數(shù)，根據(jù)需要在1.2~1.4之間選取，該設(shè)計(jì)中取1.2；Q_L—負(fù)載日均耗電量；N_L—最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，取2；N_W—兩最長(zhǎng)陰雨天數(shù)間隔，取30；P—光伏方陣功率；P_O—選定的光伏電池組件的峰值輸出功率。代入數(shù)據(jù)得到：

N_S=2，Q_P=28.9Ah，B_cb=200Ah，N_P=3，P=960W。

故本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為每2塊組件串接成一個(gè)組串，共3個(gè)組串組成整個(gè)光伏方陣。并因僅6塊組件可將整個(gè)方陣設(shè)計(jì)成1排，以避免前后排遮擋而造成的陰影遮擋損失。

??圖1可通過PVsyst近陰影仿真模塊導(dǎo)出組件在三維空間中的圖像。

? 使用PVsyst軟件對(duì)4月17日該項(xiàng)目進(jìn)行仿真，在給出的坐標(biāo)位置表面傾斜30度并且指向東南方向10度的太陽(yáng)入射角和高度角全天變化如圖2所示：

? 在4月17日從上午5點(diǎn)至下午6點(diǎn)，該項(xiàng)目組件表面的入射角和太陽(yáng)天頂角整點(diǎn)數(shù)值見表5：

2.4控制器和逆變器的選擇

方陣直流工作電壓為24V，輸出峰值電流為8*3=24A。據(jù)此知控制器應(yīng)滿足要求如下：額定工作電壓為24V；額定工作電流應(yīng)大于24A。因此選擇控制器SPT-2430MPPT converter，它的系統(tǒng)電壓為24V，最大充電及最大負(fù)載電流均為30A。

該用戶總負(fù)載約為750W， 由于負(fù)載的總?cè)萘看笥谀孀兤骺偣β实?/span>80﹪時(shí)，逆變器會(huì)發(fā)熱過度，從而減少逆變器的使用壽命。所以選擇的逆變器容量應(yīng)大于940W， 系統(tǒng)選擇24V直流變220V交流，功率為1000W的逆變器。

3系統(tǒng)分析

3.1系統(tǒng)損失

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果通過在PVsyst軟件建立該系統(tǒng)的仿真，最終仿真結(jié)果輸出的系統(tǒng)損失圖表見圖3所示：其中全年總輻射能量在斜面上有17.4%的提升，陰影、入射角度等因素導(dǎo)致的光學(xué)損失為3%，方陣由溫度、失配、線損、組件品質(zhì)等因素導(dǎo)致的損失為6.1%，全年因電池充滿而無法利用的能量損失為41.1%，控制器因效率、過載等原因總損失為5.5%，蓄電池總的損失為2.9%，最終用戶負(fù)載全年消耗的電量為733kWh。

由表5可看出該系統(tǒng)各月水平總輻射量、斜面總輻射量、總可利用電量、未利用電量、用戶和負(fù)載利用電量，以及用戶需要滿足率的分布和全年總量。

3.2有效利用率

從仿真結(jié)果圖3可以看出全年有36.3%經(jīng)光伏方陣轉(zhuǎn)換后的電能在蓄電池充滿后未能被利用，另外在光伏方陣和系統(tǒng)及蓄電池充放電損失分別為11.7%、5%，最終用戶有效利用的能量占47%。

從圖4可以看出該系統(tǒng)的能量利用率是47%，用戶需求滿足率100%。

? ? ? ?從圖2-圖4，表5-表6都可以在最后仿真結(jié)果細(xì)節(jié)圖表中選取你想要的對(duì)比數(shù)據(jù)。

? ? ? ? ? 另外我們還可以導(dǎo)出逐小時(shí)仿真數(shù)據(jù)文件，以CSV格式打開選擇你需要的時(shí)段數(shù)據(jù)，可以精確到一年中的任意小時(shí)。

俗話說“工欲善其事，必先利其器”，學(xué)會(huì)利用一款好的軟件，必定能讓你的工作事半功倍，更能讓你的方案錦上添花。