太阳能发电系统知识-笔记

Off Grid Solar Power System Design

 

1.Analyze load and estimate daily usage

---

不能再任性的随意用电了，every watt hour counts!，使用太阳能系统，必须细心计算每一瓦的输出，每一个用电器的功率和使用时间，尽可能的降低不必要的消耗

如果冬天阴天比较多，那么有必要备一个发电机，在长时间阴雨天的时候，当蓄电池的电用完后，就可以临时应急

• Volts * Amps = Watts
• Watts * #hours a day = daily watt hours
• kWh a year / 365 days = kWh a day

使用kill-a-watt meter 去精确测量某用电器一段时间的用电量

必须确定同时使用的用电器峰值是多少，比如如果电冰箱的压缩机会随着温度自动开关，你无法控制，那算峰值时就必须假设冰箱处在最大用电量，这样才能选取合适的逆变器

 

2.Calculate battery bank capacity

---

当计算出了loads list，我们就知道了每天的用电量，之后需要考虑我们需要多大容量的电池组，去存储这些电量

电流越大，需要的线材越粗，否则会导致发热甚至起火。当电池板组和电池距离较远时，使用串联电池组的方法，能够在提高电压的同时，保持电流不变，这样能够使用较细的电线，节约成本。

电池组并联组数尽量低于2组，因为并联的电池电压会有变化，即使很小的电压差，也会在充电时损坏电池组

电池电量计算： V * Ah = Wh

举例：电池8A4D：12V * 200Ah = 2400Wh

• 两块并联：（1*12v）*（2*200Ah）=4800Wh = 12v，400Ah

• 四块并联（可提高容量，但并联数量过多）：（1*12v）*（4*200Ah）=9600Wh= 12v，800Ah

• 两块串联后再并联（可减少并联数量）：（2*12v）*（2*200Ah）=9600Wh=24V，400Ah

• 四块串联：（4*12v）*（1*200Ah）=9600Wh=48v，200Ah

• 如果需要9600Wh @ 12v，那么需要9600Wh / 12v = 800Ah，可以选用电压低但容量大的电池

Concorde PVX-405HT = 6v,405Ah

（2*6V）*（2*405Ah）=9720Wh=12V，810Ah

 

Days of Autonomy:当整套系统完全没有能量输入时，比如连续的阴雨天，能够供电的天数。this number becomes a battery bank multiplier!

 

DoD (Depth of Discharge)是指电池的放电深度

• 大部分电池推荐使用两只有实际标称的50%
• 一般推荐放电深度10%-20%之间，如果放电超过50%，那么电池寿命（充电循环次数）将会缩短一半

Soc：(State of charge)，和DoD相反，若30%的DoD，那么就是70%的Soc

温度也会影响电池容量和寿命，

• 温度越高，容量越高，寿命越短
• 温度越低，容量越低，寿命越长

若地点为较冷的北方，必须考虑低温对电池容量的影响

 

案例计算：

 

3.Calculate array wattage

---

Insolation maps: Annual Average sun hours per day

太阳能板面朝正南，倾斜角度为当地纬度，整年的平均效果最好

计算所需面板时，最好按最坏情况（冬天的sun hour）考虑

还要考虑到损耗：影子遮挡、下雪、线材损耗掉电、controller损失、电池自放电…最终整个系统只有67%的转化率，相当于1/3的能量损耗

 

案例：

 

4.Specify a controller

---

控制器分两种：PWM(Pulse Width Modulation) 和 MPPT(Maximum Power Point Tracking)

如何选取合适的PWM controller

案例1：

 

案例2：

5.Size and specify an inverter

---

breaker的安装位置和大小