关注买球·(中国大陆)APP官方网站的小伙伴们可能已经了解到了PVsyst软件在光伏并网系统仿真上功能强大，那么笔者今天带领大家结合一个离网系统案例，让你的设计方案更显高大上（B格）。
1.系统参数设定
1.1环境参数
设计用户面向东北某地地区，此地的基本气候资料如表1所示，气象数据取自Meteonorm 7.1。设定此地区最长阴雨天为2d。
? 表1可以在下面PVsyst的气象数据库中勾选生成，然后工作就是导出并粘贴。
1.2负载参数
抽取普通2人家庭城市居民作为设计对象，如表2所示，统计其日负荷平均耗电量为2.008kWh/day。
|
负载 |
数量 |
功率 |
日使用时长 |
日耗能 |
|
日光灯 |
6 |
10W/lamp |
4h/day |
240Wh |
|
电视 |
1 |
75W/app. |
3h/day |
225Wh |
|
家用电器 |
1 |
200W/app. |
3h/day |
600Wh |
|
冰箱 |
1 |
0.8kWh/day |
24h/day |
799Wh |
|
损耗 |
1 |
6W tot |
24h/day |
144Wh |
|
合计日用电量 |
2008Wh/day |
|||
|
合计月用电量 |
60.2kWh/month |
|||
? ? ? 表2是根据PVsyst离网系统设计选取负载页面的制作而成，也就是把页面上的表做到Excel表格上。
1.3光伏组件及蓄电池参数
本设计中选取的多晶硅光伏电池板型号为TSM-160PEG40.07，其具体参数如下：
| 功率 (at STC) |
160Wp |
| 技术类型 |
Si-poly |
| 短路电流:? Isc |
8.58 A |
| 工作电流:? Impp |
8 A |
| 开路电压:? Voc |
24.9 V |
| 工作电压:? Vmpp |
?20 V |
铅酸免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常�。谑褂檬倜诨静恍枰钩湔袅笏Ｋ咕哂心驼�、耐高温、体积小、自放电小的特点。考虑到节能减排、成本、安装空间等方面，本设计选取12V的铅酸蓄电池，型号为Generic_Open_12V100Ah， 其具体参数如下：
| Number of Elements | 6 |
| Nominal Voltage | 12 V |
| Nominal ?Capacity(C10) | 100 Ah |
| Internal Resistance | 9.6 mOhm |
| Coulombic ?Efficiency | 97% |
2系统设计与计算
设计以东北某地全年辐射数据为依据，在默认光伏方阵倾角为30°，方位角为南偏东10°条件下，通过PVsyst软件模拟得到倾斜面上平均日辐射量为1652kWh/m2。
2.1蓄电池容量
蓄电池组容量BC计算公式为：
? ? ? 式中A为安全系数，根据情况在1.2-1.4之间选�。旧杓迫�1.2；QL为负载的日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数；NL为该地区最长连续阴雨天数，本设计取2；TO为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2，本设计取1.1； CC为蓄电池放电深度，本设计中选择的蓄电池取0.8；代入相关数据得到BC=1.2*2008/12*2*1.1/0.8=552Ah。
2.2蓄电池串并联数
为达到系统工作电压，需将蓄电池进行串联；为达到系统容量，需将蓄电池并联。
? ? ? 买球·(中国)将该光伏系统工作电压设定为24V，选用蓄电池的标称电压为12V，所以得到串联数目为2；蓄电池标称容量为100Ah，所以并联数为552/100*2≈3。
2.3光伏方阵
? ? ? ?式中，NS—电池串联数；QP—光伏组件日发电量；IOC—太阳能电池组件峰值工作电流；TM—峰值日照时数，东北某地地区平均峰值日照时数为3.8h；KOP—斜面修正系数，本设计东北某地地区取1.19； CC—为修正系数，主要指因组件组合、衰减、灰尘、灰尘覆盖、充电效率等的损失，一般取0.8；Bcb—两组最长连续阴雨天数之间的间隔天数内需要补充的蓄电池容量（为在两组连续阴雨内负载所消耗的电量）；A—安全系数，根据需要在1.2~1.4之间选�。蒙杓浦腥�1.2；QL—负载日均耗电量；NL—最长连续阴雨天数，取2；NW—两最长阴雨天数间隔，取30；P—光伏方阵功率；PO—选定的光伏电池组件的峰值输出功率。代入数据得到：
NS=2，QP=28.9Ah，Bcb=200Ah，NP=3，P=960W。
故本项目设计为每2块组件串接成一个组串，共3个组串组成整个光伏方阵。并因仅6块组件可将整个方阵设计成1排，以避免前后排遮挡而造成的阴影遮挡损失。
??图1可通过PVsyst近阴影仿真�？榈汲鲎榧谌占渲械耐枷�。
? 使用PVsyst软件对4月17日该项目进行仿真，在给出的坐标位置表面倾斜30度并且指向东南方向10度的太阳入射角和高度角全天变化如图2所示：
? 在4月17日从上午5点至下午6点，该项目组件表面的入射角和太阳天顶角整点数值见表5：
| date | Angle Inc | Zenith angle |
|
° |
° |
|
| 17/04/90 05:00 |
86.477 |
85.8045 |
| 17/04/90 06:00 |
73.644 |
75.886 |
| 17/04/90 07:00 |
59.039 |
64.62 |
| 17/04/90 08:00 |
44.381 |
53.679 |
| 17/04/90 09:00 |
29.691 |
43.634 |
| 17/04/90 10:00 |
14.992 |
35.509 |
| 17/04/90 11:00 |
1.0296 |
31.025 |
| 17/04/90 12:00 |
14.526 |
31.833 |
| 17/04/90 13:00 |
29.224 |
37.583 |
| 17/04/90 14:00 |
43.914 |
46.412 |
| 17/04/90 15:00 |
58.574 |
56.796 |
| 17/04/90 16:00 |
73.181 |
67.878 |
| 17/04/90 17:00 |
87.706 |
79.164 |
| 17/04/90 18:00 |
90 |
87.3643 |
2.4控制器和逆变器的选择
方阵直流工作电压为24V，输出峰值电流为8*3=24A。据此知控制器应满足要求如下：额定工作电压为24V；额定工作电流应大于24A。因此选择控制器SPT-2430MPPT converter，它的系统电压为24V，最大充电及最大负载电流均为30A。
该用户总负载约为750W， 由于负载的总容量大于逆变器总功率的80﹪时，逆变器会发热过度，从而减少逆变器的使用寿命。所以选择的逆变器容量应大于940W， 系统选择24V直流变220V交流，功率为1000W的逆变器。
3系统分析
3.1系统损失
根据上述计算结果通过在PVsyst软件建立该系统的仿真，最终仿真结果输出的系统损失图表见图3所示：其中全年总辐射能量在斜面上有17.4%的提升，阴影、入射角度等因素导致的光学损失为3%，方阵由温度、失配、线损、组件品质等因素导致的损失为6.1%，全年因电池充满而无法利用的能量损失为41.1%，控制器因效率、过载等原因总损失为5.5%，蓄电池总的损失为2.9%，最终用户负载全年消耗的电量为733kWh。
由表5可看出该系统各月水平总辐射量、斜面总辐射量、总可利用电量、未利用电量、用户和负载利用电量，以及用户需要满足率的分布和全年总量。
|
GlobHor |
GlobEff |
E Avail |
EUnused |
E User |
E Load |
SolFrac |
|
|
kWh/m? |
kWh/m? |
kWh |
kWh |
kWh |
kWh |
||
| January |
65.3 |
100.2 |
95.444 |
30.28 |
62.22 |
62.26 |
1 |
| February |
88.4 |
124.1 |
116.542 |
58.08 |
56.17 |
56.23 |
0.999 |
| March |
121.8 |
140.9 |
127.428 |
62.07 |
62.17 |
62.26 |
0.999 |
| April |
144.5 |
147.5 |
128.36 |
65.8 |
60.15 |
60.25 |
0.998 |
| May |
171.3 |
160.1 |
135.66 |
69.47 |
62.13 |
62.26 |
0.998 |
| June |
159.4 |
142.8 |
119.248 |
56.26 |
60.13 |
60.25 |
0.998 |
| July |
145.8 |
132.8 |
108.081 |
41.82 |
62.17 |
62.26 |
0.999 |
| August |
146.2 |
142.7 |
116.607 |
51.43 |
62.18 |
62.26 |
0.999 |
| September |
127.8 |
139.2 |
117.224 |
54 |
60.14 |
60.25 |
0.998 |
| October |
96.4 |
121.3 |
105.397 |
40.05 |
62.16 |
62.26 |
0.998 |
| November |
66.2 |
96.7 |
88.25 |
25.96 |
60.18 |
60.25 |
0.999 |
| December |
52.3 |
80.7 |
75.349 |
11.63 |
62.24 |
62.26 |
1 |
| Year |
1385.3 |
1529 |
1333.588 |
566.85 |
732.05 |
733.01 |
0.999 |
3.2有效利用率
从仿真结果图3可以看出全年有36.3%经光伏方阵转换后的电能在蓄电池充满后未能被利用，另外在光伏方阵和系统及蓄电池充放电损失分别为11.7%、5%，最终用户有效利用的能量占47%。
从图4可以看出该系统的能量利用率是47%，用户需求满足率100%。
? ? ? ?从图2-图4，表5-表6都可以在最后仿真结果细节图表中选取你想要的对比数据。
? ? ? ? ? 另外买球·(中国)还可以导出逐小时仿真数据文件，以CSV格式打开选择你需要的时段数据，可以精确到一年中的任意小时。
俗话说“工欲善其事，必先利其器”，学会利用一款好的软件，必定能让你的工作事半功倍，更能让你的方案锦上添花。
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