基于PVsyst的屋頂獨立光伏發電系統設計

摘 要：以南昌地區為例，依據當地地理氣候條件和家庭用電情況設計了獨立光伏發電系統，基于PVsyst軟件輔助設計，光伏方陣最佳傾角選為27°，功率為1914Wp，蓄電池的容量為986Ah。依據PVsyst軟件的模擬結果，蓄電池的平均充電狀態為68.3%，系統負荷損失率為5.0%，可靠性較高。為了提高設計的可靠性、效率、精度、成本和環境影響，建議采用混合可再生能源發電系統。

關鍵詞：光伏發電；PVsyst；屋頂；系統設計

太陽能是綠色可再生能源，光伏發電技術將太陽能直接轉換為電能，既滿足了家庭日常用電需求，又不消耗常規化能源，有利于緩解能源危機和保護自然生態環境。獨立光伏發電系統的主要特點是白天有太陽光照時通過光伏方陣發電，所發電能經由控制器向蓄電池組充電，晚上和陰雨天用電時從蓄電池組取能。獨立光伏發電系統由光伏方陣、控制器、逆變器、蓄電池組等組成。

1 設計參數設定

南昌地區年均每日輻射能為3.62kWh/m2·d，年均氣溫17.3℃。家庭負載包括：6個20W電燈，每日工作5小時；1臺120W電視機，每日工作4小時；1臺200W的電冰箱，日耗電量0.8kW·h；1臺300W的洗衣機，每日工作0.5小時；2臺制冷功率為1600W的空調，日耗電量每臺1.5kWh。通過上述分析，家庭日均用電量約為5.03kWh。

2 系統設計

基于PVsyst軟件[1]的輔助設計，光伏方陣朝向正南，傾角選為46°，如圖1所示。光伏方陣的功率為1914Wp，當地的連續陰雨天數取為4天，蓄電池的容量為986Ah。

圖1 光伏方陣方位角和傾斜角仿真結果

3 仿真結果

PVsyst軟件[1]的仿真結果如表1。每天能量需求為5.03kWh/d，而系統平均每天可利用的電能為5.8kWh/d，一年中除了1、2、3、4月份缺電外，其他各月份都有電能盈余。

蓄電池的電池荷電狀態SOC[2]（State of Charge）為64.7%，但隨著放電電流水平和溫度而變化。可以注意到1、2、3、4月份的失負荷概率LOLP（Probability of Loss of Load）為5%，可靠性較高。LOLP是指統計期間內用戶停電總小時數與總供電小時數的比值[3]。

4 結論與建議

基于PVsyst軟件設計的屋頂光伏發電系統。基于PVsyst軟件輔助設計，光伏方陣最佳傾角選為46°，功率為1914Wp；蓄電池的容量為986Ah。依據PVsyst軟件的模擬結果，蓄電池的平均充電狀態為68.3%，系統負荷損失率為5.0%，可靠性較高。

PVsyst軟件和其他模擬軟件應該作為光伏系統設計和優化的輔助工具。為了提高設計的可靠性、效率、精度、成本和環境影響，應該采用混合可再生能源發電系統。政府政策應該致力于激勵個人和投資者對可再生能源的投資。

參考文獻

[1]郝曉曉.住宅小區用電負荷及配變容量的測算[J].華北電力技術，2011，（8）：16-18.

[2]宋云亭，張東霞，吳俊玲.國內外城市配電網供電可靠性對比分析[J].電網技術，2008，32（32）：13-18.

作者簡介：肖友鵬 ，江西科技學院機械工程學院，研究方向：新能源材料與新能源發電。endprint