光伏系统设计方法

一、导语

随着传统能源日益紧缺，新能源的开发与利用得到世界各国的广泛关注。我国的能源与环境问题严重，作为可再生能源的太阳能发电技术得到了重视。并且伴随国家投入的不断增大、生产制造技术的不断革新，其成本也在不断下降。本期将详细讲述使用太阳能发电的光伏发电系统，是如何快速设计出来的。

二、系统软件设计内容和目的

光伏发电系统的设计可以分为软件设计和硬件设计，我们先来看看软件设计。软件设计包括负载的功率、用电量的统计和计算，太阳能电池方阵面辐射量的计算，组件、蓄电池用量的计算和二者之间相互匹配的优化设计等。其主要目的，就是计算出系统在全年内能够可靠工作所需的太阳能电池组件和蓄电池的数量。同时要注意协调系统工作的最大可靠性和系统成本两者之间的关系，在满足系统工作的最大可靠性基础上尽量地减少系统成本。

光伏系统硬件设计包括负载类型的确定和限制，太阳能电池组件和蓄电池的选型，电池方阵支架的设计等。主要目的是根据实际情况选择合适的硬件设备包括太阳电池组件的选型，支架设计，逆变器的选择，电缆的选择，控制测量系统的设计，防雷设计和配电系统设计等。在进行系统设计的时候需要综合考虑系统的软件和硬件两个方面。

三、光伏系统软件设计方法

光伏系统分为独立系统、并网系统和混合系统，不同类型的系统，软件设计的内容也不一样。其中，并网系统是目前发展最快的太阳能光伏应用方式，下文将以并网光伏系统为例，介绍软件设计的方法。

1.设计前数据获取

在进行软件设计前，需要先了解并获取一些基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。

2.确定最佳倾角

选择最佳倾角能更好地接收太阳辐射，需要根据实际情况进行考虑。如太阳电池组件安装地点的限制，组件倾角的选择还需要考虑美观度。需要根据情况对倾角进行小范围的调整，而且这种调整不会导致太阳辐射吸收的大幅降低。

3.确定蓄电池的容量

使用蓄电池，可以在停电时利用蓄电池给负载供电，还可以减少停电造成的对电网的冲击。系统蓄电池的容量可以选择比较少，因为蓄电池只是在电网故障的时候供电，考虑到实际电网的供电可靠性，蓄电池的自给天数可以选择1-2天，该系统通常使用双向逆变器处于并行工作模式。

三、光伏系统硬件设计方法

光伏系统的硬件是指各种设备，包括太阳电池组件、蓄电池、逆变器、组件支架等。在设计时，需要综合考虑系统所在地的实际情况、系统规模和客户要求等因素。

1.组件选型

光伏组件根据材料和工艺的不同，分为晶体硅（单晶、多晶）和薄膜电池（非晶硅、CIS、CdTe、HIT等）。在选型时，应当从组件价格、颜色质感、寿命和稳定性、发电效率、强度与抗变形能力等方面考虑。

2.支架选择

太阳能光伏支架结构简单、体积小，在选用刚才上大多以轻型结构钢（圆钢、小角钢和薄壁型钢）和小截面普通型钢（工字型、H型、L型）为主。在选择支架时，应当从抗拉强度、苏醒、韧性和耐疲劳性等方面考虑。

3.电缆的选取

应当从电缆的绝缘性能、耐热阻燃性能、防潮、放光、铺设方式和电缆芯的配型等方面选取。光伏系统不同的部件之间的连接，因为环境和要求的不同，选择的电缆也不相同。

四、总结

光伏系统的设计是建设光伏电站的重要环节，应当遵循合理性、安全性、美观性、高效性和经济型的原则。借助专业设计软件，能够快速生成符合实际需求的方案。通过合理的设计方案，可以充分利用太阳能资源、实现光伏系统的高效运行。