1、蓄電池生產商一般會提供相關的蓄電池溫度- 容量修正曲線。在該曲線上可以查到對應溫度的蓄電池容量修正系數，除以蓄電池容量修正系數就能對上述的蓄電池容量初步計算結果加以修正。上面是一個典型的溫度- 放電率 -容量變化曲線。因為低溫的影響，在蓄電池容量設計上還必須要考慮的一個因素就是修正蓄電池的最大放電深度以防止蓄電池在低溫下凝固失效，造成蓄電池的永久損壞。鉛酸蓄電池中的電解液在低溫下可能會凝固，隨著蓄電池的放電，蓄電池中不斷生成的水稀釋電解液，導致蓄電池電解液的凝結點不斷上升，直到純水的0。在寒冷的氣候條件下，如果蓄電池放電過多，隨著電解液凝結點的上升，電解液就可能凝結，從而損壞蓄電池。即使系統中

2、使用的是深循環工業用蓄電池，其最大的放電深度也不要超過80%。下圖給出了一般鉛酸蓄電池的最大放電深度和蓄電池溫度的關系，系統設計時可以參考該圖得到所需的調整因子。在設計時要使用光伏系統所在地區的最低平均溫度，然后從上圖或者是由蓄電池生產商提供的最大放電深度-蓄電池溫度關系圖上找到該地區使用蓄電池的最大允許放電深度。通常，只是在溫度低于零下8 度時才考慮進行校正。（3） 完整的蓄電池容量設計計算考慮到以上所有的計算修正因子，我們可以得到如下蓄電池容量的最終計算公式。蓄電池容量(指定放電率)=(4.5)下面對每個參數進行總結分析：l 最大允許放電深度：一般而言，淺循環蓄電池的最大允許放電深度為50

3、%，而深循環蓄電池的最大允許放電深度為80%。如果在嚴寒地區，就要考慮到低溫防凍問題對此進行必要的修正。設計時可以適當地減小這個值擴大蓄電池的容量，以延長蓄電池的使用壽命。例如，如果使用深循環蓄電池，進行設計時，將使用的蓄電池容量最大可用百分比定為60%而不是80%，這樣既可以提高蓄電池的使用壽命，減少蓄電池系統的維護費用，同時又對系統初始成本不會有太大的沖擊。根據實際情況可對此進行靈活地處理。l 溫度修正系數：當溫度降低的時候，蓄電池的容量將會減少。溫度修正系數的作用就是保證安裝的蓄電池容量要大于按照25標準情況算出來的容量值，從而使得設計的蓄電池容量能夠滿足實際負載的用電需求。l 指定放電

4、率：指定放電率是考慮到慢的放電率將會從蓄電池得到更多的容量。使用供應商提供的數據，可以選擇適于設計系統的在指定放電率下的合適蓄電池容量。如果在沒有詳細的有關容量-放電速率的資料的情況下，可以粗略的估計認為，在慢放電率（C/100 到 C/300） 的情況下，蓄電池的容量要比標準狀態多30%。下面舉例說明上述公式的應用。建立一套光伏供電系統給一個地處偏遠的通訊基站供電，該系統的負載有兩個：負載一，工作電流為1 安培，每天工作24 小時。負載二，工作電流為5 安培每天工作12 小時。該系統所處的地點的24 小時平均最低溫度為- 20，系統的自給時間為5 天。使用深循環工業用蓄電池（最大DOD為80

5、%）。因為該光伏系統所在地區的24 小時平均最低溫度為- 20，所以必須修正蓄電池的最大允許放電深度。由最大放電深度- 蓄電池溫度的關系圖我們可以確定最大允許放電深度為50%。所以，加權平均負載工作時間=6.67hrs 平均放電率=66.7 小時率根據上頁中的典型溫度- 放電率 - 容量變化曲線，與平均放電率計算數值最為接近的放電率為50 小時率，- 20時在該放電率下所對應的溫度修正系數為0.7（ 也可以根據供應商提供的性能表進行查詢） 。如果計算出來的放電率在兩個數據之間，那么選擇較快的放電率（ 短時間 ） 比較保守可靠。因此蓄電池容量為：蓄電池容量=1428.57 Ah50小時放電率根據

6、供應商提供的蓄電池參數表，我們可以選擇合適的蓄電池進行串并聯，構成所需的蓄電池組。（4） 蓄電池組并聯設計當計算出了所需的蓄電池的容量后，下一步就是要決定選擇多少個單體蓄電池加以并聯得到所需的蓄電池容量。這樣可以有多種選擇，例如，如果計算出來的蓄電池容量為500Ah，那么我們可以選擇一個500Ah的單體蓄電池，也可以選擇兩個250Ah的蓄電池并聯，還可以選擇5個100Ah的蓄電池并聯。從理論上講，這些選擇都可以滿足要求，但是在實際應用當中，要盡量減少并聯數目。也就是說最好是選擇大容量的蓄電池以減少所需的并聯數目。這樣做的目的就是為了盡量減少蓄電池之間的不平衡所造成的影響，因為一些并聯的蓄電池在

7、充放電的時候可能會與之并聯的蓄電池不平衡。并聯的組數越多，發生蓄電池不平衡的可能性就越大。一般來講，建議并聯的數目不要超過4 組。目前，很多光伏系統采用的是兩組并聯模式。這樣，如果有一組蓄電池出現故障，不能正常工作，就可以將該組蓄電池斷開進行維修，而使用另外一組正常的蓄電池，雖然電流有所下降，但系統還能保持在標稱電壓正常工作。總之，蓄電池組的并聯設計需要考慮不同的實際情況，根據不同的需要作出不同的選擇。3. 光伏組件方陣設計(1) 基本公式在前面的章節中，我們講述了光伏供電系統中蓄電池的設計方法。下面我們將講述如何設計太陽電池組件的大小。太陽電池組件設計的基本思想就是滿足年平均日負載的用電需求

8、。計算太陽電池組件的基本方法是用負載平均每天所需要的能量( 安時數 ) 除以一塊太陽電池組件在一天中可以產生的能量( 安時數 ) ，這樣就可以算出系統需要并聯的太陽電池組件數，使用這些組件并聯就可以產生系統負載所需要的電流。將系統的標稱電壓除以太陽電池組件的標稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯的太陽電池組件數，使用這些太陽電池組件串聯就可以產生系統負載所需要的電壓。基本計算公式如下：并聯的組件數量=(4.6)串聯組件數量=(4.7)(2) 光伏組件方陣設計的修正太陽電池組件的輸出，會受到一些外在因素的影響而降低，根據上述基本公式計算出的太陽電池組件，在實際情況下通常不能滿足光伏系統的用電需

9、求，為了得到更加正確的結果，有必要對上述基本公式進行修正。I. 將太陽電池組件輸出降低10%在實際情況工作下，太陽電池組件的輸出會受到外在環境的影響而降低。泥土，灰塵的覆蓋和組件性能的慢慢衰變都會降低太陽電池組件的輸出。通常的做法就是在計算的時候減少太陽電池組件的輸出10%來解決上述的不可預知和不可量化的因素。我們可以將這看成是光伏系統設計時需要考慮的工程上的安全系數。又因為光伏供電系統的運行還依賴于天氣狀況, 所以有必要對這些因素進行評估和技術估計，因此設計上留有一定的余量將使得系統可以年復一年地長期正常使用。II. 將負載增加10%以應付蓄電池的庫侖效率在蓄電池的充放電過程中，鉛酸蓄電池會

10、電解水，產生氣體逸出，這也就是說著太陽電池組件產生的電流中將有一部分不能轉化儲存起來而是耗散掉。所以可以認為必須有一小部分電流用來補償損失，我們用蓄電池的庫侖效率來評估這種電流損失。不同的蓄電池其庫侖效率不同，通常可以認為有510%的損失，所以保守設計中有必要將太陽電池組件的功率增加10%以抵消蓄電池的耗散損失。(3) 完整的太陽電池組件設計計算考慮到上述因素，必須修正簡單的太陽電池組件設計公式, 將每天的負載除以蓄電池的庫侖效率，這樣就增加了每天的負載，實際上給出了太陽電池組件需要負擔的真正負載；將衰減因子乘以太陽電池組件的日輸出，這樣就考慮了環境因素和組件自身衰減造成的太陽電池組件日輸出的

11、減少，給出了一個在實際情況下太陽電池組件輸出的保守估計值。綜合考慮以上因素，可以得到下面的計算公式。并聯的組件數量=(4.8)串聯組件數量=(4.9)利用上述公式進行太陽電池組件的設計計算時，還要注意以下一些問題：I. 考慮季節變化對光伏系統輸出的影響，逐月進行設計計算對于全年負載不變的情況，太陽電池組件的設計計算是基于輻照最低的月份。如果負載的工作情況是變化的，即每個月份的負載對電力的需求是不一樣的，那么在設計時采取的最好方法就是按照不同的季節或者每個月份分別來進行計算，計算出的最大太陽電池組件數目就為所求。通常在夏季、春季和秋季，太陽電池組件的電能輸出相對較多，而冬季相對較少，但是負載的需

12、求也可能在夏季比較的大，所以在這種情況下只是用年平均或者某一個月份進行設計計算是不準確的，因為為了滿足每個月份負載需求而需要的太陽電池組件數是不同的，那么就必須按照每個月所需要的負載算出該月所必須的太陽電池組件。其中的最大值就是一年中所需要的太陽電池組件數目。例如，可能你計算出你在冬季需要的太陽電池組件數是10 塊，但是在夏季可能只需要5 塊，但是為了保證系統全年的正常運行，就不得不安裝較大數量的太陽電池組件即10 塊組件來滿足全年的負載的需要。II. 根據太陽電池組件電池片的串聯數量選擇合適的太陽電池組件太陽電池組件的日輸出與太陽電池組件中電池片的串聯數量有關。太陽電池在光照下的電壓會隨著溫

13、度的升高而降低，從而導致太陽電池組件的電壓會隨著溫度的升高而降低。根據這一物理現象，太陽電池組件生產商根據太陽電池組件工作的不同氣候條件，設計了不用的組件：36片串聯組件與33片串聯組件。36 片太陽電池組件主要適用于高溫環境應用，36 片太陽電池組件的串聯設計使得太陽電池組件即使在高溫環境下也可以在Imp 附近工作。通常，使用的蓄電池系統電壓為12V， 36 片串聯就意味著在標準條件(25 )下太陽電池組件的Vmp為 17V，大大高于充電所需的12V電壓。當這些太陽電池組件在高溫下工作時，由于高溫太陽電池組件的損失電壓約為2V，這樣Vmp為15V，即使在最熱的氣候條件下也足夠可以給各種類型的

14、蓄電池充電。采用36 片串聯的太陽電池組件最好是應用在炎熱地區，也可以使用在安裝了峰值功率跟蹤設備的系統中，這樣可以最大限度的發揮太陽電池組件的潛力。33 片串聯的太陽電池組件適宜于在溫和氣候環境下使用33 片串聯就意味著在標準條件 (25 )下太陽電池組件的Vmp為 16V，稍高于充電所需的12V電壓。當這些太陽電池組件在40-45下工作時，由于高溫導致太陽電池組件損失電壓約為1V，這樣 Vmp為 15V，也足夠可以給各種類型的蓄電池充電。但如果在非常熱的氣候條件下工作，太陽電池組件電壓就會降低更多。如果到50或者更高，電壓會降低到14V或者以下，就會發生電流輸出降低。這樣對太陽電池組件沒有

15、害處，但是產生的電流就不夠理想，所以33 片串聯的太陽電池組件最好用在溫和氣候條件下。III. 使用峰值小時數的方法估算太陽電池組件的輸出因為太陽電池組件的輸出是在標準狀態下標定的，但在實際使用中，日照條件以及太陽電池組件的環境條件是不可能與標準狀態完全相同，因此有必要找出一種可以利用太陽電池組件額定輸出和氣象數據來估算實際情況下太陽電池組件輸出的方法，我們可以使用峰值小時數的方法估算太陽電池組件的日輸出。該方法是將實際的傾斜面上的太陽輻射轉換成等同的利用標準太陽輻射1000 W/m2照射的小時數。將該小時數乘以太陽電池組件的峰值輸出就可以估算出太陽電池組件每天輸出的安時數。太陽電池組件的輸出

16、為峰值小時數×峰值功率。例如：如果一個月的平均輻射為5.0kWh/m2，可以將其寫成5.0 hours × 1000W/m，而21000 W/m2正好也就是用來標定太陽電池組件功率的標準輻射量，那么平均輻射為5.0kWh/m2就基本等同于太陽電池組件在標準輻射下照射5.0 小時。這當然不是實際情況，但是可以用來簡化計算。因為1000W/m2是生產商用來標定太陽電池組件功率的輻射量，所以在該輻射情況下的組件輸出數值可以很容易從生產商處得到。為了計算太陽電池組件每天產生的安時數，可以使用峰值小時×太陽電池組件的Imp。例如，假設在某個地區傾角為30 度的斜面上按月平均

17、每天的輻射量為5.0kWh/m2，可以將其寫成5.0hours× 1000W/m。對于一個典型的275W太陽電池組件，Imp為 4.4Amps，就可得出每天發電的安時數為5.0 × 4.4Amps=22.0Ah/天。使用峰值小時方法存在一些缺點，因為在峰值小時方法中做了一些簡化，導致估算結果和實際情況有一定的偏差。首先，太陽電池組件輸出的溫度效應在該方法中被忽略。在計算中對太陽電池組件的Imp要進行補償。因為在工作的時候，蓄電池兩端的電壓通常是稍微低于Vmp，這樣太陽電池組件輸出電流就會稍微高于Imp，使用 Imp 作為太陽電池組件的輸出就會比較保守。這樣，溫度效應對于由較

18、少的電池片串聯的太陽電池組件輸出的影響就比對由較多的電池片串聯的太陽電池組件的輸出影響要大。所以峰值小時方法對于36 片串聯的太陽電池組件比較準確，對于33 片串聯的太陽電池組件則較差，特別是在高溫環境下。對于所有的太陽電池組件，在寒冷氣候的預計會更加準確。其次，在峰值小時方法中，利用了氣象數據中測量的總的太陽輻射，將其轉換為峰值小時。實際上，在每天的清晨和黃昏，有一段時間因為輻射很低，太陽電池組件產生的電壓太小而無法供給負載使用或者給蓄電池充電，這就將會導致估算偏大。通常，這一點造成的誤差不是很大，但對于由較少電池片串聯的太陽電池組件的影響比較大。所以對36 片串聯的太陽電池組件每天輸出的估

19、算就比較準確，而對于33 片串聯的太陽電池組件的估算則較差。再次，在利用峰值小時方法進行太陽電池組件輸出估算時默認了一個假設，即假設太陽電池組件的輸出和光照完全成線性關系，并假設所有的太陽電池組件都會同樣地把太陽輻射轉化為電能。但實際上不是這樣的，這種使用峰值小時數乘以電流峰 值的方法有時候會過高地估算某些太陽電池組件的輸出。不過，總的來說，在已知本地傾斜斜面上太陽能輻射數據的情況下，峰值小時估計方法是一種對太陽電池組件輸出進行快速估算很有效的方法。下面舉例說明如何使用上述方法計算光伏供電系統需要的太陽電池組件數。一個偏遠地區建設的光伏供電系統，該系統使用直流負載，負載為24V， 400Ah/

20、天。該地區最低的光照輻射是一月份，如果采用30 度的傾角，斜面上的平均日太陽輻射為3.0 kWh/m2，也就是相當于3個標準峰值小時。對于一個典型的75W太陽電池組件，每天的輸出為：組件日輸出=3.0 峰值小時×4.4 安培 =13.2 Ah/ 天假設蓄電池的庫侖效率為90%，太陽電池組件的輸出衰減為10%。根據上述公式，并聯組件數量=37.4串聯組件數量=2根據以上計算數據，可以選擇并聯組件數量為38，串聯組件數量為2，所需的太陽電池組件數為：總的太陽電池組件數=2串× 38 并 =76塊4. 蓄電池和光伏組件方陣設計的校核我們有必要對光伏組件方陣和蓄電池的設計計算進行校核，以進一步了解系統運行中可能出現的情況，保證光伏組件方陣的