สูตรคำนวณระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

สูตรคำนวณที่สำคัญสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีอะไรบ้าง? สูตรการคำนวณสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) ประกอบด้วยสมการทางเทคนิคที่สำคัญ ซึ่งใช้ในการกำหนดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของแผงโซลาร์เซลล์ ความจุของแบตเตอรี่ การจับคู่โหลดของอินเวอร์เตอร์ มุมเอียงของแผง และผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ดังนั้นด้วยการประยุกต์ใช้สูตรเหล่านี้อย่างแม่นยำ โดยอิงจากปริมาณรังสีแสงอาทิตย์และการใช้พลังงานในพื้นที่ วิศวกรสามารถออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง เชื่อถือได้ และคุ้มค่าได้

1. ประสิทธิภาพการแปลง

η= Pm (กำลังไฟฟ้าสูงสุดของเซลล์)/A (พื้นที่ของเซลล์) × Pin (กำลังไฟฟ้าตกกระทบต่อหน่วยพื้นที่)

เฉพาะโดยที่: Pin=1KW/㎡=100mW/cm²

2. แรงดันการชาร์จ

Vmax=ปริมาณ V × 1.43 เท่า

3. โมดูลแบตเตอรี่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนาน

3.1 จำนวนโมดูลแบตเตอรี่ที่ต่อขนานกัน

จำนวนโมดูลแบตเตอรี่ที่ต่อขนานกัน = กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยต่อวันของโหลด (Ah) / กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยต่อวันของโมดูล (Ah)

3.2 จำนวนส่วนประกอบแบตเตอรี่ที่ต่ออนุกรมกัน

จำนวนส่วนประกอบแบตเตอรี่ที่ต่ออนุกรม = แรงดันไฟฟ้าใช้งานของระบบ (V) × สัมประสิทธิ์ 1.43 / แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุดของส่วนประกอบ (V)

4. ความจุของแบตเตอรี่

ความจุแบตเตอรี่ = การใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวัน (Ah) × จำนวนวันที่ฝนตกติดต่อกัน / ความลึกในการคายประจุสูงสุด

5. อัตราการระบายเฉลี่ย

อัตราการปล่อยน้ำเฉลี่ย (ชม.) = จำนวนวันฝนตกต่อเนื่อง × เวลาทำงานของโหลด / ความลึกการปล่อยน้ำสูงสุด

6. เวลาทำงานโหลด

เวลาทำงานของโหลด (ชม.) = ∑ กำลังโหลด × เวลาทำงานของโหลด / ∑ กำลังโหลด

7 แบตเตอรี่

7.1 ความจุแบตเตอรี่

ความจุแบตเตอรี่ = การใช้พลังงานเฉลี่ยขณะใช้งาน (Ah) × จำนวนวันที่ฝนตกติดต่อกัน × ปัจจัยแก้ไขการคายประจุ / ความลึกการคายประจุสูงสุด × ปัจจัยแก้ไขอุณหภูมิต่ำ

7.2 จำนวนแบตเตอรี่ที่ต่ออนุกรมกัน

นอกจากนี้จำนวนแบตเตอรี่ที่ต่ออนุกรม = แรงดันไฟฟ้าใช้งานของระบบ / แรงดันไฟฟ้าปกติของแบตเตอรี่

7.3 จำนวนแบตเตอรี่ที่ต่อแบบขนาน

เหมือนกับจำนวนแบตเตอรี่ที่ต่อขนานกัน = ความจุรวมของแบตเตอรี่ / ความจุระบุของแบตเตอรี่

8. การคำนวณง่ายๆ โดยอิงจากชั่วโมงแสงแดดสูงสุด

8.1 กำลังไฟของส่วนประกอบ

กำลังไฟฟ้าของส่วนประกอบ = (กำลังไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ × ระยะเวลาการใช้ไฟฟ้า / ชั่วโมงแสงแดดสูงสุดในพื้นที่) × ปัจจัยการสูญเสีย

ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย: เลือกใช้ค่า 1.6~2.0 ขึ้นอยู่กับระดับมลพิษในพื้นที่ ความยาวสาย มุมการติดตั้ง ฯลฯ

8.2 ความจุแบตเตอรี่

ความจุแบตเตอรี่ = (กำลังไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้า × ระยะเวลาการใช้พลังงาน / แรงดันไฟฟ้าของระบบ) × จำนวนวันที่ฝนตกติดต่อกัน × ปัจจัยด้านความปลอดภัยของระบบ

ดังนั้นปัจจัยด้านความปลอดภัยของระบบ: ใช้ค่า 1.6~2.0 ขึ้นอยู่กับระดับการคายประจุของแบตเตอรี่ อุณหภูมิในฤดูหนาว ประสิทธิภาพการแปลงของอินเวอร์เตอร์ ฯลฯ

9. วิธีการคำนวณโดยอาศัยปริมาณรังสีรวมต่อปี

ส่วนประกอบ (เมทริกซ์สี่เหลี่ยม) = K × (แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของเครื่องใช้ไฟฟ้า × กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานของเครื่องใช้ไฟฟ้า × เวลาที่ใช้ไฟฟ้า) / ปริมาณรังสีท้องถิ่นรายปีทั้งหมด

ตัวอย่างเช่นเมื่อมีคนดูแลรักษา + การใช้งานทั่วไป K จะใช้ 230; อีกทางเลือกหนึ่งเมื่อไม่มีใครดูแลรักษาและใช้งานอย่างน่าเชื่อถือ K จะใช้ค่า 251 ในที่สุดเมื่อไม่มีใครดูแลรักษา + สภาพแวดล้อมที่รุนแรง + ต้องการความน่าเชื่อถือสูงมาก K จะมีค่าเท่ากับ 276

10. การคำนวณโดยอาศัยค่ารังสีรวมรายปีและค่าแก้ไขความลาดชัน

10.1 กำลังไฟฟ้าแบบอาร์เรย์สี่เหลี่ยม

กำลังไฟฟ้าของอาร์เรย์สี่เหลี่ยม = ตัวประกอบ 5618 × ตัวประกอบความปลอดภัย × กำลังไฟฟ้าที่ใช้ทั้งหมดของโหลด / ตัวประกอบการแก้ไขความลาดชัน × รังสีเฉลี่ยต่อปีบนระนาบแนวนอน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, สัมประสิทธิ์ 5618: ตามสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุ สัมประสิทธิ์การลดทอนของส่วนประกอบ ฯลฯ; ในขณะเดียวกันปัจจัยด้านความปลอดภัย: ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการใช้งาน เช่น มีแหล่งจ่ายไฟสำรองหรือไม่ มีผู้ปฏิบัติหน้าที่อยู่หรือไม่ เป็นต้น ให้กำหนดค่าไว้ที่ 1.1 ถึง 1.3

10.2 ความจุแบตเตอรี่

ความจุแบตเตอรี่ = 10 × กำลังไฟฟ้ารวมที่ใช้ / แรงดันไฟฟ้าใช้งานของระบบ: 10: ค่าสัมประสิทธิ์ไม่มีแสงแดด (ใช้ได้กับวันที่ฝนตกต่อเนื่องไม่เกิน 5 วัน)

11. การคำนวณโหลดหลายช่องสัญญาณตามชั่วโมงแสงแดดสูงสุด

11.1 กระแสปัจจุบัน

กระแสไฟฟ้าของส่วนประกอบ = การใช้พลังงานรายวันของโหลด (Wh) / แรงดันไฟฟ้า DC ของระบบ (V) × ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด (h) × ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพของระบบ

โดยทั่วไปค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพของระบบ: รวมถึงประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่ 0.9 ประสิทธิภาพการแปลงอินเวอร์เตอร์ 0.85 การลดทอนกำลังของส่วนประกอบ + การสูญเสียในสายส่ง + ฝุ่นละออง ฯลฯ 0.9 ซึ่งควรปรับตามสถานการณ์จริง

11.2 พลังงาน

กำลังรวมของส่วนประกอบ = กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ของส่วนประกอบ × แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของระบบ × ค่าสัมประสิทธิ์ 1.43

โปรดทราบว่า ค่าสัมประสิทธิ์ 1.43: อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าทำงานสูงสุดของส่วนประกอบต่อแรงดันไฟฟ้าทำงานของระบบ

11.3 ความจุของแบตเตอรี่

ความจุของชุดแบตเตอรี่ = [การใช้พลังงานต่อวันของโหลด Wh/แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของระบบ V] × [จำนวนวันที่ฝนตกต่อเนื่อง/ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ × ความลึกในการคายประจุแบตเตอรี่]

เป็นปกติประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์: ประมาณ 80% ถึง 93% ขึ้นอยู่กับการเลือกอุปกรณ์ นอกจากนี้ระดับการคายประจุของแบตเตอรี่: เลือกได้ระหว่าง 50% ถึง 75% ตามพารามิเตอร์ด้านประสิทธิภาพและข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือ

12. วิธีการคำนวณโดยพิจารณาจากชั่วโมงแสงแดดสูงสุดและช่วงเวลาระหว่างสองวันฝนตก

12.1 การคำนวณความจุของชุดแบตเตอรี่ระบบ

ความจุของชุดแบตเตอรี่ (Ah) = ความถี่ความปลอดภัย × อัตราการใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวันของโหลด (Ah) × จำนวนวันฝนตกต่อเนื่องสูงสุด × ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไขอุณหภูมิต่ำ / ค่าสัมประสิทธิ์ความลึกการคายประจุสูงสุดของแบตเตอรี่

ชื่อจริงปัจจัยด้านความปลอดภัย: ระหว่าง 1.1 ถึง 1.4 ที่สองปัจจัยการแก้ไขอุณหภูมิต่ำ: 1.0 สำหรับอุณหภูมิสูงกว่า 0°C, 1.1 สำหรับอุณหภูมิสูงกว่า -10°C, 1.2 สำหรับอุณหภูมิสูงกว่า -20°C ในที่สุดค่าสัมประสิทธิ์ความลึกการคายประจุสูงสุดของแบตเตอรี่: 0.5 สำหรับรอบการใช้งานตื้น, 0.75 สำหรับรอบการใช้งานลึก แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมแบบอัลคาไลน์ใช้ค่า 0.85

12.2 จำนวนส่วนประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

จำนวนส่วนประกอบที่ต่ออนุกรม = แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการระบบ (V) × ค่าสัมประสิทธิ์ 1.43/แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการสูงสุดของส่วนประกอบที่เลือก (V)

12.3 การคำนวณการผลิตพลังงานเฉลี่ยรายวันของโมดูล

กำลังการผลิตไฟฟ้าเฉลี่ยรายวันของโมดูล = (Ah) = กระแสไฟฟ้าทำงานสูงสุดของโมดูลที่เลือก (A) x ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด (ชม.) x ปัจจัยการแก้ไขความลาดชัน x ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียการลดทอนของโมดูล

ที่สำคัญจำนวนชั่วโมงแสงแดดสูงสุดและปัจจัยการแก้ไขความลาดชันเป็นข้อมูลจริงจากสถานที่ติดตั้งระบบ ผลที่ตามมาค่าตัวประกอบการแก้ไขการสูญเสียจากการลดทอนของส่วนประกอบนั้น ส่วนใหญ่หมายถึงการสูญเสียที่เกิดจากการรวมส่วนประกอบ การลดทอนกำลังของส่วนประกอบ ฝุ่นที่ปกคลุมส่วนประกอบ ประสิทธิภาพการชาร์จ ฯลฯ โดยทั่วไปจะใช้ค่า 0.8

12.4 การคำนวณความจุแบตเตอรี่ที่ต้องเติมในช่วงเวลาสั้นที่สุดระหว่างสองวันฝนตกติดต่อกัน

ความจุแบตเตอรี่เสริม (Ah) = ปัจจัยด้านความปลอดภัย × การใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวัน (Ah) × จำนวนวันฝนตกต่อเนื่องสูงสุด

ถัดไปการคำนวณจำนวนส่วนประกอบที่ต่อขนานกัน:

จำนวนโมดูลที่เชื่อมต่อแบบขนาน = [ความจุแบตเตอรี่เสริม + การใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวันของโหลด × วันช่วงเวลาขั้นต่ำ] / การผลิตพลังงานเฉลี่ยต่อวันของส่วนประกอบ × วันช่วงเวลาขั้นต่ำ

ดังนั้นการใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวันของโหลด = กำลังไฟฟ้าของโหลด / แรงดันไฟฟ้าใช้งานของโหลด × จำนวนชั่วโมงทำงานต่อวัน

13. การคำนวณการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์

การผลิตไฟฟ้าต่อปี = (kWh) = พลังงานรังสีรวมต่อปีในพื้นที่ (KWH/㎡) × พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสของแผงโซลาร์เซลล์ (㎡) × ประสิทธิภาพการแปลงโมดูล × ปัจจัยแก้ไข P=H·A·η·K

ที่ไหน Correction coefficient K=K1·K2·K3·K4·K5

เฉพาะค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนของโมดูล K1 สำหรับการใช้งานระยะยาว ให้ใช้ค่า 0.8 และ K2 ให้ใช้ค่า 0.82 นอกจากนี้K3 คือค่าแก้ไขเส้น ใช้ค่า 0.95; นอกจากนี้K4 คือค่าประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ ให้ใช้ค่า 0.85 หรือตามข้อมูลที่ผู้ผลิตระบุไว้ ในที่สุดโดย K5 คือค่าปรับแก้สำหรับทิศทางและมุมเอียงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งมีค่าประมาณ 0.9

14. คำนวณพื้นที่แผงโซลาร์เซลล์ตามการใช้พลังงานของโหลด

พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสของแผงโซลาร์เซลล์ = การใช้พลังงานต่อปี / พลังงานแผ่รังสีรวมต่อปีในพื้นที่ × ประสิทธิภาพการแปลงโมดูล × ปัจจัยการแก้ไข

A=P/H·η·K

15. การแปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์

1 การ์ด (cal) = 4.1868 จูล (J) = 1.16278 มิลลิวัตต์ชั่วโมง (mWh)
1 กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) = 3.6 เมกะจูล (MJ)
1 kWh/㎡(KWh/㎡)=3.6 MJ/㎡(MJ/㎡)=0.36 kJ/cm²(KJ/cm²)
100 mWh/cm² (mWh/cm²) = 85.98 cal/cm² (cal/cm²)
1 MJ/m² (MJ/m²) = 23.889 cal/cm² (cal/cm²) = 27.8 mWh/cm² (mWh/cm²)

If หน่วยของรังสีคือ แคล/ซม.²: จำนวนชั่วโมงแสงแดดสูงสุดต่อปี = รังสี x 0.0116 (ตัวแปลงหน่วย)
ตรงกันข้ามเมื่อหน่วยของรังสีคือ MJ/m²: จำนวนชั่วโมงแสงแดดสูงสุดต่อปี = รังสี ÷ 3.6 (ตัวแปลงหน่วย)
ในกรณีที่ หน่วยของรังสีคือ kWh/m²: ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด = รังสี ÷ 365 วัน
ในที่สุดโดยสมมติว่าหน่วยของรังสีคือ kJ/cm² ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด = รังสี ÷ 0.36 (ตัวแปลงหน่วย)

16. การเลือกแบตเตอรี่

ความจุแบตเตอรี่≥5ชม.×กำลังไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์/แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของแบตเตอรี่

17. สูตรคำนวณราคาค่าไฟฟ้า

ราคาต้นทุนการผลิตไฟฟ้า = ต้นทุนรวม ÷ การผลิตไฟฟ้าทั้งหมด

ต่อจากนั้นกำไรของโรงไฟฟ้า = (ราคาซื้อไฟฟ้า – ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า) × จำนวนชั่วโมงการทำงานตลอดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้า

อีกทางเลือกหนึ่งต้นทุนการผลิตไฟฟ้า = (ต้นทุนรวม – เงินอุดหนุนรวม) ÷ ปริมาณการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด

ดังนั้นกำไรของโรงไฟฟ้า = (ราคาซื้อไฟฟ้า – ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า 2) × จำนวนชั่วโมงทำงานตลอดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้า

นอกจากนี้กำไรของโรงไฟฟ้า = (ราคาซื้อไฟฟ้า – ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า 2) × ระยะเวลาการทำงานตลอดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้า + รายได้จากปัจจัยนอกตลาด

18. การคำนวณ ROI

ประการแรกหากไม่มีเงินอุดหนุน: ปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่อปี x ราคาไฟฟ้า ÷ ต้นทุนการลงทุนทั้งหมด x 100% = อัตราผลตอบแทนต่อปี

ในประการที่สองเมื่อพิจารณาถึงเงินอุดหนุนโรงไฟฟ้า: ปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่อปี x ราคาไฟฟ้า ÷ (ต้นทุนการลงทุนทั้งหมด – เงินอุดหนุนทั้งหมด) x 100% = อัตราผลตอบแทนต่อปี

ในที่สุดมีการอุดหนุนราคาไฟฟ้าและการอุดหนุนโรงไฟฟ้า: ปริมาณการผลิตไฟฟ้าต่อปี x (ราคาไฟฟ้า + ราคาไฟฟ้าที่ได้รับการอุดหนุน) ÷ (ต้นทุนการลงทุนทั้งหมด – เงินอุดหนุนทั้งหมด) x 100% = อัตราผลตอบแทนต่อปี

19. มุมเอียงและมุมราบของแผงโซลาร์เซลล์แบบสี่เหลี่ยม

19.1 มุมเอียง

ความเอียงในแนวนอนขององค์ประกอบละติจูด:

ใช้เพื่อการ ความเอียง 0°-25° = ละติจูด
ในขณะเดียวกันมุมเอียง 26°-40° เท่ากับละติจูด +5°-10° (+7° ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศเรา)
นอกจากนี้มุมเอียง 41°-55° = ละติจูด + 10°-15°
ในที่สุดละติจูด > 55° ความเอียง = ละติจูด + 15°-20°

19.2 ทิศราบ

อะซิมุท = [เวลาสูงสุดของการโหลดในหนึ่งวัน (ระบบ 24 ชม.) -12] × 15 + (ลองจิจูด -116)

20. ระยะห่างระหว่างแถวหน้าและแถวหลังของแผงโซลาร์เซลล์:

ด = 0 . 7 0 7 H / ตาล [ acrsin ( 0 . 6 4 8 co sΦ- 0 . 3 9 9 si nΦ) ]

ที่ไหน D: ระยะห่างด้านหน้าและด้านหลังของอาร์เรย์สี่เหลี่ยมส่วนประกอบ
และ Φ: ละติจูดของระบบโฟโตโวลตาอิกส์ (ค่าบวกในซีกโลกเหนือ ค่าลบในซีกโลกใต้)
Also H: ความสูงแนวตั้งจากขอบล่างของแถวหลังของโมดูลโฟโตวอลตาอิคส์ถึงขอบบนของแถวหน้าของที่พักพิง