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太阳能电池供电系统设计步骤⑴列出基本数据①确定所有负载功率及连续工作时间②确定地理位置：经、纬度及海拔高度③确定安装地点的气象资料：★年（或月）太阳辐射总量或年（或月）平均日照时数★年平均气温和极端气温★最长连续阴雨天数★最大风速及冰雹等特殊气候资料⑵确定负载功耗：Q=ΣI·H其中：I-负载电流，H-负载工作时间（小时）⑶确定蓄电池容量：C=QXdX1.3式中：d-连续阴雨天数C-蓄电池标称容量（10小时放电率）C=（10～20）×Cr/（1-d）⑷确定方阵倾角：推荐方阵的倾角与纬度的关系当地纬度Ф0～15°15～20°25～30°30～35°35～40°＞40°方阵倾角β15°ФФ+5°Ф+10°Ф+15Ф+20⑸计算方阵β倾角下的辐射量：Sβ=S×sin(α+β)/sinα光线式中：Sβ—β倾角方阵太阳直接辐射分量α+β方阵α—中午时太阳高度角S—水平面太阳直接辐射量（查气象资料）其它：α=90°-Φ±δαβ式中：Φ—纬度δ—太阳赤纬度（北半球取+号）地面即：α=90°-Φ+δδ=23.45°sin[(284+n)×360/365]式中：n—从一年开头算起第n天的纬度那么Rβ=S×sin(α+β)/sinα+D式中Rβ—β角方阵面上的太阳总辐射量D—散射辐射量（查阅气象资料）⑹计算方阵电流：Tm=(Rβ×mwH/cm2)/(100mw/cm2)式中：Tm—为平均峰值日照时数Imin=Q/(Tm×η1×η2)式中：Imin—方阵最小输出电流η1—蓄电池充电效率η2—方阵表面灰尘遮散损失Imax=Q/(Tmin×η1×η2)⑺确定方阵电压：V=Vf+Vd式中：Vf—蓄电池浮充电压（25℃）Vd—线路电压损耗⑻确定方阵功率：F=Im×V/(1-α(Tmax-25))式中：α—一般取α=0.5%Tmax—太阳电池最高工作温度⑼根据蓄电池容量、充电电压、环境极限温度、太阳电池方阵电压及功率要求，选取适合的太阳电池组件。举例：以负载480W/-48V为例⑴基本数据：※负载功率：480W/-48V，24小时连续工作。※地理位置：新疆库车：东经83°E，北纬41.7°N※年平均日照时数（水平面）：2700小时※极限气温：-40℃～+70℃※连续阴雨天数：5天※最大风速：50m/s※水平面太阳直接辐射量：S=478mwH/cm2⑵负载功率：Q=480W/-48VX24=240AH⑶确定蓄电池容量：取d=5C=240X5X1.3=1560AH⑷确定方阵倾角：β取β=40°+15°=55°⑸计算方阵β角下的日辐射量：因为α=90°-Φ+δ=90°-40°+15°=65°δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]取n=200天所以δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]=20.82°≈21°又因为Rβ=S×sin(α+β)/sinα+D取D=0则Rβ=478×sin(65°+55°)/sin65°=478×0.96=456mwh/cm2⑹计算方阵电流因为Tm=(Rβ×mwH/cm2)/(100mw/cm2)=456/100=4.56h所以Imin=Q/(Tm×η1×η2)取η1=1η2=1Imin=Q/(Tm×η1×η2)=240/4.56=52.6A⑺确定方阵功率F=Im×V/(1-α(Tmax-25))令Im=Imin，Im为平均电流V=Vm(Vm=SM55组件电压×4)Tmax=70°则F=52.6×69.6/(1-5103(70-25))=4723W综上述计算结果，对480W/-48V负载24小时连续工作应配太阳电池组件功率4723Wp。并与西门子计算机优化设计方案比较如下：计算项目我司计算结果西门子计算机优化设计结果太阳电池功率：4723W4823.3W连续阴雨天：5天5天蓄电池容量：1560AH1500AH方阵倾角：55°55°太阳能控制器对蓄电池的充电控制太阳能电池方阵容量的确定：通常我司都是根据西门子太阳能电源系统计算机设计软件来设计的，其算法与《2太阳能电池方阵容量的一般计算方法》是一致的，故在此就不列出详细的计算过程，仅列出计算步骤和结果，以“松树沟（524W/-48V）”站为例叙述如何计算太阳能电源系统：1．列出基本数据：来自标书及相关的有关气象和地理环境资料。※经、纬度：东经112°55′51″北纬35°31′海拔1895米※负载功耗：524W/-48V，24小时连续不间断工作。※连续阴雨天：7天。※气象资料：如太阳辐射量，年平均气温和极端气温、风速、连阴雨天等，用户可在当地气象部门查询（我司采用西门子太阳能电源系统计算机设计软件已将气象卫星收集的气象资料输入在所选择的地点或接近的地点）2．确定负载功耗：524W/-48V24小时连续工作（标书给出）。3．确定蓄电池容量：经过计算结果为：2300.0AH/-48V（详见3.3.2松树沟西门子太阳能计算机优化方案）。4．确定方阵倾角：在计算过程中，选择靠近该站地点的2个采样点（河南卢氏：东经111°、北纬34°和河北武安：东经114°、北纬37°）发现方阵倾角选“卢氏”时为50°，而选“武安”时为35°，再结合地理位置及海拔等环境因素及以往的实际经验，认为“卢氏”的资料较接近“松树沟”站的情况，并做以下修正。结论：方阵倾角为50°5．计算日辐射量：略（西门子软件中已提供）。6．方阵功率的确定：计算结果为：5261.8Wp。7．确定组件的规格型号：选定为SM55/55Wp/每块。8．修正总的功率数结果：取96块SM55组件/5280Wp（4串24并）。9．方阵串并联数的确定：※-48V系统。※取4块串联，24组件并联。10.方阵输入的路数确定：西门子太阳能控制器是按A、B、C、D4路输入来生产制作的，故方阵分A、B、C、D4路输入。太阳能控制器的工作原理：1．太阳能控制器选型：根据电源系统电压和方阵最大充电电流来选择控制器注：A：受负载电压变化范围的限制（44-52V）的设备使用限压器，电流为20A（也可另行制做）。B：不受负载电压变化范围限制的设备：充电电流≤200A，负载电流为50A。充电电流＞200A，负载电流为70A。2．合理分配太阳能方阵电流：1）太阳能方阵的合理分配是使太阳能得到充分的利用、对蓄电池更合理的充电和太阳能控制器不频繁启动。2）太阳能方阵电流分配：一般原则是使方阵的充电曲线愈接近蓄电池的最佳充电曲线，故：A首先计算负载电流，由蓄电池容量计算出每天蓄电池自放电安时数。再由蓄电池自放电安时数计算出其在白天需要的电流大小，再把两个电流加在一起来选择A路方阵大小即可。B其它三路由剩余的方阵均分即可。C原因为在白天一般情况下太阳能方阵均为饱和状态，只由一路方阵来维持负载电流即可。10-33）太阳能控制器工作原理和蓄电池各控制点的设置：①太阳能控制器各点的设置：根据所选的蓄电池种类而确定，从免维护蓄电池资料得到：浮充电压2.25V、均充电压2.35V、极限电压2.4V。由48V电源系统和太阳能控制器原理得各点设置如下：A最小浮充电压：52.8VB最大浮充电压：54.8VC均充电压：56.4VD最高极限电压：57.6VE浮充转均充电压：50VF梯度电压：55.2V②太阳能控制器工作原理:初次对蓄电池充电，蓄电池都是不饱和的，首先控制器进入均充状态，四路方阵同时对蓄电池充电，经过一段时间后，蓄电池进入饱和状态，此时蓄电池电压变化较快，蓄电池电压达到56.4V。控制器经过延时，首先关断D路，判断蓄电池电压是否高于56.4V，如不高于，则维持现状，如高于，经过一段延时后断开C路，重复执行，直到全部关断，转入浮充状态。由于有负载，所以蓄电池电压下降到52.8V时接通A路，如电压继续下降则接通B路，如电压再继续下降则接通C路，如电压继续再下降则接通D路。当A路接通时电压上升到54.8V，则关断A路，使蓄电池电压维持在52.8V到54.8V之间。从而保证蓄电池不过充电。对负载的控制，本控制器设置有低电压负载开路设置点，一般设置为44V，低电压告警设置为46.4V，负载再接通电压设置为52V，以保证蓄电池可靠供电。