基于PVsyst的屋顶独立光伏发电系统设计

摘 要：以南昌地区为例，依据当地地理气候条件和家庭用电情况设计了独立光伏发电系统，基于PVsyst软件辅助设计，光伏方阵最佳倾角选为27°，功率为1914Wp，蓄电池的容量为986Ah。依据PVsyst软件的模拟结果，蓄电池的平均充电状态为68.3%，系统负荷损失率为5.0%，可靠性较高。为了提高设计的可靠性、效率、精度、成本和环境影响，建议采用混合可再生能源发电系统。

关键词：光伏发电；PVsyst；屋顶；系统设计

太阳能是绿色可再生能源，光伏发电技术将太阳能直接转换为电能，既满足了家庭日常用电需求，又不消耗常规化能源，有利于缓解能源危机和保护自然生态环境。独立光伏发电系统的主要特点是白天有太阳光照时通过光伏方阵发电，所发电能经由控制器向蓄电池组充电，晚上和阴雨天用电时从蓄电池组取能。独立光伏发电系统由光伏方阵、控制器、逆变器、蓄电池组等组成。

1 设计参数设定

南昌地区年均每日辐射能为3.62kWh/m2·d，年均气温17.3℃。家庭负载包括：6个20W电灯，每日工作5小时；1台120W电视机，每日工作4小时；1台200W的电冰箱，日耗电量0.8kW·h；1台300W的洗衣机，每日工作0.5小时；2台制冷功率为1600W的空调，日耗电量每台1.5kWh。通过上述分析，家庭日均用电量约为5.03kWh。

2 系统设计

基于PVsyst软件[1]的辅助设计，光伏方阵朝向正南，倾角选为46°，如图1所示。光伏方阵的功率为1914Wp，当地的连续阴雨天数取为4天，蓄电池的容量为986Ah。

图1 光伏方阵方位角和倾斜角仿真结果

3 仿真结果

PVsyst软件[1]的仿真结果如表1。每天能量需求为5.03kWh/d，而系统平均每天可利用的电能为5.8kWh/d，一年中除了1、2、3、4月份缺电外，其他各月份都有电能盈余。

蓄电池的电池荷电状态SOC[2]（State of Charge）为64.7%，但随着放电电流水平和温度而变化。可以注意到1、2、3、4月份的失负荷概率LOLP（Probability of Loss of Load）为5%，可靠性较高。LOLP是指统计期间内用户停电总小时数与总供电小时数的比值[3]。

4 结论与建议

基于PVsyst软件设计的屋顶光伏发电系统。基于PVsyst软件辅助设计，光伏方阵最佳倾角选为46°，功率为1914Wp；蓄电池的容量为986Ah。依据PVsyst软件的模拟结果，蓄电池的平均充电状态为68.3%，系统负荷损失率为5.0%，可靠性较高。

PVsyst软件和其他模拟软件应该作为光伏系统设计和优化的辅助工具。为了提高设计的可靠性、效率、精度、成本和环境影响，应该采用混合可再生能源发电系统。政府政策应该致力于激励个人和投资者对可再生能源的投资。

参考文献

[1]郝晓晓.住宅小区用电负荷及配变容量的测算[J].华北电力技术，2011，（8）：16-18.

[2]宋云亭，张东霞，吴俊玲.国内外城市配电网供电可靠性对比分析[J].电网技术，2008，32（32）：13-18.

作者简介：肖友鹏 ，江西科技学院机械工程学院，研究方向：新能源材料与新能源发电。endprint