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太陽能電池組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。它可以將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，所或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作；另外，太陽電池作為系統(tǒng)的光控元件，根據(jù)太陽能電池兩端電壓的大小，即可檢測出戶外的光亮程度，也就是根據(jù)太陽能電池電壓的大小來判斷天黑和天亮等。

目前太陽電池主要是硅晶電池，未來還包括薄膜太陽電池。晶硅電池一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件包括36片單體，一個(gè)太陽能電池組件大約能產(chǎn)生17V的電壓。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要更高的電壓和電流組件時(shí)，可把多個(gè)組件組成太陽能電池方陣，以獲得所需要的電壓和電流。


一、太陽電池組件輸出的計(jì)算方法

太陽電池組件的輸出是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的情況，但實(shí)際使用中，日照等環(huán)境條件是不可能和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)完全相同的。那么，如何利用太陽電池組件額定輸出和氣象數(shù)據(jù)來估算實(shí)際情況下的太陽電池組件的日輸出呢？通常使用峰值小時(shí)數(shù)的方法估算太陽電池組件的輸出。

可以將實(shí)際的傾斜面上的太陽輻射轉(zhuǎn)換成等同的標(biāo)準(zhǔn)太陽輻射，1千瓦每平方米（1000W/㎡）就是用來標(biāo)定太陽電池組件工具的標(biāo)準(zhǔn)輻射量的。假如，某地方平均輻射為6千瓦時(shí)每平方米（6.0kW.h/㎡）就倆都等同于太陽電池組件在標(biāo)準(zhǔn)輻射下輻照6小時(shí)（6h)。

例如：某個(gè)地區(qū)傾斜角為40°的斜面上按月平均每天的輻射量為6千瓦時(shí)每平方米（6.0kW.h/㎡)，可將其寫成6.0h×1000W/㎡。對(duì)于一個(gè)太陽電池組件，Imp（最佳工作電流）為5A，那么每天發(fā)電的安時(shí)數(shù)為6×5A=30A.h/天。


上述是使用峰值小時(shí)計(jì)算方法，此方法存在一定的偏差，原因如下。

1.太陽電池組件輸出的溫度效應(yīng)在該方法中被忽略。溫度效應(yīng)對(duì)于由較少的電池片串聯(lián)的太陽電池組件輸出的影響就比對(duì)于由較多的電池片串聯(lián)的太陽電池組件的輸出影響要大。

對(duì)于36片串聯(lián)的太陽電池組件比較準(zhǔn)確，但對(duì)于33片串聯(lián)的太陽電池組件則較差，特別是在高溫環(huán)境下。對(duì)于所有的太陽電池組件，在寒冷氣候的預(yù)計(jì)會(huì)更加準(zhǔn)確。

2.在峰值小時(shí)發(fā)中，利用氣象數(shù)據(jù)中測量的總的太陽輻射，實(shí)際上，在每天的清晨和黃昏，有一段時(shí)間因?yàn)檩椛浜艿?，太陽電池組件生產(chǎn)的電壓太小而無法供給負(fù)載使用或者給蓄電池充電。這就導(dǎo)致估算偏大。不過，一般情況下，以上誤差不影響正常使用。

以上給出的只是容量的基本估算方法，在實(shí)際情況中還有很多性能參數(shù)會(huì)對(duì)容量（容量的設(shè)計(jì)）產(chǎn)生很大的影響。在進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過專業(yè)軟件來輔助設(shè)計(jì)，如果使用得當(dāng)，能大大減少計(jì)算量、節(jié)約時(shí)間、提高效率和準(zhǔn)確度。


二、獨(dú)立光伏系統(tǒng)的工作電壓

對(duì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)的工作電壓的選擇決定于負(fù)載所需的電壓和電流。如果系統(tǒng)電壓設(shè)置成為與最大負(fù)載電壓相等，則這些負(fù)載可直接接到系統(tǒng)的輸出端。然而，對(duì)于限制電流為10A的系統(tǒng)的任何部分，在任何電源電路中電流應(yīng)在20A以下，以保證使用安全。

使電流低于推薦值就可使用標(biāo)準(zhǔn)的、普通的電氣設(shè)備和導(dǎo)線。當(dāng)負(fù)載需要交流電源時(shí)，直流系統(tǒng)電壓應(yīng)根據(jù)逆變器的特性而定。一些基本規(guī)則如下。

1.直流負(fù)載電壓通常是12V或12V的倍數(shù)，如24V、36V、48V等，對(duì)直流系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓應(yīng)為最大負(fù)載所需的電壓。大多數(shù)直流光伏系統(tǒng)在12V下小于1千瓦（1kW)。

2.如果負(fù)載需要不同的直流電壓，選擇具有最大電流的電壓作為系統(tǒng)電壓，對(duì)于負(fù)載所需電壓與系統(tǒng)電壓不一致時(shí)可用直流到直流轉(zhuǎn)換器來提供所需的電壓。

3.獨(dú)立光伏系統(tǒng)的絕大多數(shù)交流負(fù)載在120V下工作。

原標(biāo)題：光伏電池組件的容量設(shè)計(jì)