光伏发电系统设计计算公式

光伏发电系统设计计算公式

1.转换效率；η=Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）；其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2；

2.充电电压；Vmax=V额×1.43倍； 3.电池组件串并联；

3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah）/； 3.2电池组件串联数=系统工作电压（V）×系数1；

4.蓄电池容量；(单位是安时Ah,或者单位极板CELL几W,简称W/CELL.

蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah）×连续阴光伏发电系统设计计算公式

5平均放电率

平均放电率（h）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度

6.负载工作时间

负载工作时间（h）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率

7.蓄电池

7.1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

7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量

8.以峰值日照时数为依据的简易计算

8.1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

8.2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

9.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

10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算

10.1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

10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压：10：无日照系数（对于连续阴雨不超过5天的均适用）

11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算

11.1电流

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。

11.2功率

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。

11.3蓄电池组容量

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。

12.以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法

12.1系统蓄电池组容量的计算

蓄电池组容量(Ah)=安全次数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数×低温修正系数/蓄电池最大放电深度系数

安全系数:1.1-1.4之间:低温修正系数:0℃以上时取1.0，-10℃以上取1.1，-20℃以上取1.2：蓄电池最大放电深度系数:浅循环取0.5，深度循环取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85.

12.2组件串联数

组件串联数=系统工作电压（V）×系数1.43/选定组件峰值工作电压（V）

12.3组件平均日发电量计算

组件日平均发电量=（Ah）=选定组件峰值工作电流（A）×峰值日照时数（h）×斜面修正系数×组件衰减损耗系数

峰值日照时数和倾斜面修正系数为系统安装地的实际数据：组件衰减损耗修正系数主要指因组件组合、组件功率衰减、组件灰尘遮盖、充电效率等的损失，一般取0.8：

12.4两段连续阴雨天之间的最短间隔天数需要补充的蓄电池容量的计算

补充的蓄电池容量（Ah）=安全系数×负载日平均耗电量（Ah）×最大连续阴雨天数 组件并联数的计算：

组件并联数=【补充的蓄电池容量+负载日平均耗电量×最短间隔天数】/组件平均日发电量×最短间隔天数

负载日平均耗电量=负载功率/负载工作电压×每天工作小时数

13.光伏方阵发电量的计算

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。

14.根据负载耗电量计算光伏方阵的面积

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

15.太阳能辐射能量的转换

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2(KJ/cm2) 100毫瓦时/厘米2(mWh/cm2)=85.98卡/厘米2(cal/cm2)

1兆焦/米2(MJ/m2)=23.889卡/厘米2(cal/cm2)=27.8毫瓦时/厘米2(mWh/cm2) 当辐射量的单位为卡/厘米2：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2：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2：峰值日照小时数=辐射量÷365天

当辐射量的单位为千焦/厘米2，峰值日照小时数=辐射量÷0.36（换算系数）

16.蓄电池选型

蓄电池容量≥5h×逆变器功率/蓄电池组额定电压

17.电价计算公式

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

18.投资回报率计算

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

19.光伏方阵倾角角度和方位角角度

19.1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° 19.2方位角

方位角=【一天中负荷的峰值时刻(24h制)-12】×15+(经度-116)

20.光伏方阵前后排间距：

D = 0 . 7 0 7 H / t a n * a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ- 0 . 3 9 9 s i nΦ) + 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

21、太阳高度角计算

1、

冬至日太阳高度角计算公式：An=90°-(B1+B0)，AN为太阳高度角，B1为城市纬度，

B0为回归线纬度=23°26′。

举例：北京冬至日太阳高度角

北京的纬度为39°54′

那么代入公式就得出：

北京冬至日太阳高度角=90°-(39°54′+23°26′)=73°72′

太阳高度角计算公式 太阳光线与地面的夹角

H=90-│α(+/-)β│ α是代表当地地理纬度β是代表太阳直射点地理纬度

（+\\-）是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球：

如果在同一半球就是—；在南北两个半球就是+.

地球绕太阳公转，由于地轴的倾斜，地轴与轨道平面始终保持着大概66`34'的夹角，这样，才引起太阳直射点在南北纬23`26’之间往返移动，并决定了太阳可能直射的范围：春，秋分日，太阳直射赤道---即直射点的纬度为0`；冬至日，太阳直射南回归线--即直射点的纬度为 23`26’S；夏至日，太阳直射北回归线--即直射点的纬度为23`26’N。

2、太阳高度角简称太阳高度(其实是角度) 对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳 高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。 我们用h来表示这个角度，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理 纬度用φ表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式： sin h＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ cos t 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正 午时太阳高度角最大。 正午时时角为0，以上公式可以简化为： sin H＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ 其中，H表示正午太阳高度角。 由两角和与差的三角函数公式，可得 sin H＝cos(φ－δ) 因此， 对于北半球而言，H＝90°－(φ－δ)； 对于南半球而方，H＝90°－(δ－φ)。 还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道） 某时刻太阳直射(0°，120°e)这一点，120°e经线上各点都是正午 这点离太阳直射点的纬度距离当然是0度啦（因为就是自己嘛） 此时，（0°，120°e）的太阳高度角就是90°（因为直射它嘛） 另外一个观测点，（1°n，120°e）与太阳直射点的纬度差为1度 此时，这一点的太阳高度角为89°（涉及立体几何计算，我就不详细推导了） 聪明的你肯定知道，（1°s，120°e）与太阳直射点的纬度差也是1度 因此，当地的太阳高度角也是89°！right！ 同一时刻，下列各观测点，报告的太阳高度角度数如下： 南北纬2度（与太阳直射点相距2

纬度）：88°（＝90°－2°） 南北纬3度（与太阳直射点相距3纬度）：87°（＝90°－3°） 南北纬10度（与太阳直射点相距10纬度）：80°（＝90°－10°） 南北纬30度（与太阳直射点相距30纬度）：60°（＝90°－30°） 南北纬80度（与太阳直射点相距80纬度）：10°（＝90°－80°） 南北纬90度（与太阳直射点相距90纬度）：0°（＝90°－90°） 但是，这个“纬度差”的计算可是有讲究的： 设太阳直射点纬度为θ°，观测点纬度δ° 如果θ与δ在同一半球，则“纬度差”为|θ-δ|（θ减δ差的绝对值） 如果θ与δ在异半球，则“纬度差”为θ＋δ 说起来好像很麻烦，其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了 比如太阳直射点是北纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是20° 如果太阳直射点是南纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是40° 事实上，计算“正午太阳高

度角”，根本就不要考虑“正午”这个因素 只要用90°减去观测点与太阳直射点的纬度差，得出的就是正午太阳高度角。 行了，就写这么多吧，即使你前面都没搞明白也没关系，只要你记住一个公式 正午太阳高度角＝90°－该地与太阳直射点纬度差 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可 以用与式（1）相类似的表达式表述，即： ED=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos 2θ＋0.0201cos3θ（5） 式中θ称日角，即 θ=2πt／365.2422（2） 这里t又由两部分组成，即 t=N－N0 （3） 式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月 31日的积日为365，闰年则为366，等等。 N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）／4〕度