光伏发电系统组件方阵串并联数计算案例分析

1.电池组件选型与配置原则

(1)光伏组件应根据类型、峰值功率、转换效率、温度系数、组件尺寸、重量、功率辐照度特性等技术条件进行选择。

(2)光伏组件依据太阳辐射量、气候特性、场地面积等因素，经技术经济比较确定。 (3)太阳能辐射量较高、直射分量较大的场地宜采用晶体硅光伏电池或聚光光伏组件。 (4)太阳能辐射量较低、散射分量较大、环境温度较高的地区宜采用薄膜光伏组件。 2.电池组件容量及串并联分析

在前面章节中已经阐述过离网系统电池组件容量分析方法，再次我们重点分析电池组件串并联数分析。

计算太阳能电池组件的基本方法是用负载平均每天所消耗的电量(Ah)除以选定的电池组件在一天中的平均发电量(Ah)，就算出了整个系统需要并联的太阳能电池组件数。这些组件的并联输出电流就是系统负载所需要的电流。具体公式为：

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）其中, 组件日平均发电量=组件峰值工作电流(A)×峰值日照时数(h)。 假设告知负载日耗电（KWh），如何计算负载日平均用电量（Ah）。

再将系统的工作电压除以太阳能电池组件的峰值工作电压，就可以算出太阳能电池组件的串联数量。这些电池组件串联后就可以产生系统负载所需要的工作电压或蓄电池组的充电电压。具体公式为：

电池组件串联数系统工作电压（V）系数1.43

组件峰值工作电压系数1.43是太阳能电池组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。例如，为工作电压12V的系统供电或充电的太阳能电池组件的峰值电压是17～17.5V；为工作电压24V的系统供电或充电的峰值电压为34～34.5V等。因此为方便计算用系统工作电压乘以1.43就是该组件或整个方阵的峰值电压近似值。

例如：假设某光伏发电系统工作电压为48V，选择了峰值工作电压为17.0V的电池组件，则：

电池组件串联数48（V）1.434.034（块）

17V有了电池组件的并联数和串联数后，就可以很方便地计算出这个电池组件或方阵的总功率了，计算公式是：

电池组件（方阵）总功率(W)组件并联数×组件串联数×选定组件的峰值输出功率(W)

3.电池组件选配

上面的公式只是一个理论的计算，在考虑到各种因素影响后，将相关系数纳入到上述公式中，才是一个设计和计算太阳能电池组件的完整公式。

将负载日平均用电量除以蓄电池的充电效率，就增加了每天的负载用电量，实际上给出了电池组件需要负担的真正负载；将电池组件的损耗系数乘以组件的日平均发电量，这样就考虑了环境因素和组件自身衰降造成的组件发电量的减少，有了一个符合实际应用情况下的太阳能电池发电量的保守估算值。综合考虑以上因素，得出计算公式如下： 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）充电效率系数组件损耗系数逆变器效率系数

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）在进行太阳能电池组件的设计与计算时，还要考虑季节变化对系统发电量的影响。因为在设计和计算得出组件容量时，一般都是以当地太阳能辐射资源的参数如峰值日照时数、年辐射总量等数据为参照数据，这些数据都是全年平均数据，参照这些数据计算出的结果，在春、夏、秋季一般都没有问题，冬季可能就会有点欠缺。因此在有条件时或设计比较重要的光伏发电系统时，最好以当地全年每个月的太阳能辐射资源参数分别计算各个月的发电量，其中的最大值就是一年中所需要的电池组件的数量。例如，某地计算出冬季需要的太阳能组件数量是8块，但在夏季可能有5块就够了，为了保证该系统全年的正常运行，就只好按照冬季的数量确定系统的容量。

计算举例1：某地建设一个移动通信基站的太阳能光伏供电系统，该系统采用直流负载，负载工作电压48V，用电量为每天150Ah，该地区最低的光照辐射是1月份，其倾斜面峰值日照时数是3.5h，选定125W太阳能电池组件，其主要参数：峰值功率125W、峰值工作电压34.2V、峰值工作电流3.65A，计算太阳能电池组件使用数量及太阳能电池方阵的组合设计。

根据上述条件，并确定组件损耗系数为0.9，充电效率系数也为0.9。因该系统是直流系统，所以不考虑逆变器的转换效率系数。

150Ah电池组件并联数14.49=15

（3.65A3.5h）0.90.9电池组件串联数48V1.432

34.2根据以上计算数据，采用就高不就低的原则，确定电池组件并联数是15路，串联数是2块。也就是说，每2块电池组件串联连接，15串电池组件再并联连接，共需要125W电池组件30块构成电池方阵，连接示意图如图4-3所示。

该电池方阵总功率=15×2×125W=3750W。

++-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+--图4-3 太阳能电池方阵串并联示意图

计算举例2：在上述案例中，提供不同组件型号，其组件串联数、并联数、总功率如下表4-4所示。

表4-4 组件规格配置

型号 1 2 3 4 5 功率 100 125W 180 245 300 峰值电压 34.2V 34.2V 17.1V 34.2V 34.2V 峰值电流 2.92 A 3.65A 10.53 7.16 8.77 串联数 2 2 4 2 2 并联数 19 15 5 8 6 总功率W 3800 3750 3600 3920 3600 从上表可以看出，采用功率为180W或300W的电池组件最经济，具体要视电池组件摆放位置决定，一般来讲，采用组件的数量越少越好。