Fórmula de cálculo del sistema de generación de energía fotovoltaica
1. Eficiencia de conversión
η= Pm (potencia máxima de la celda)/A (área de la celda)×Pin (potencia de luz incidente por unidad de área)
Donde: Pin=1KW/㎡=100mW/cm².
2. Tensión de carga
Vmax=Cantidad de V×1,43 veces
3. Módulos de baterías conectados en serie y en paralelo
3.1 Número de módulos de batería conectados en paralelo = consumo medio diario de energía de la carga (Ah) / generación media diaria de energía de los módulos (Ah)
3.2 Número de componentes de la batería en serie = tensión de funcionamiento del sistema (V) × coeficiente 1,43/tensión de funcionamiento máxima del componente (V)
4. Capacidad de la batería
Capacidad de la batería = consumo medio diario de energía (Ah) × número de días consecutivos de lluvia / profundidad máxima de descarga
5. Tasa de descarga promedio
Caudal medio (h) = número de días consecutivos de lluvia × tiempo de funcionamiento de la carga / profundidad máxima de descarga
6. Tiempo de carga
Tiempo de funcionamiento de la carga (h) = ∑ potencia de la carga × tiempo de funcionamiento de la carga / ∑ potencia de la carga
7. Batería
7.1 Capacidad de la batería = consumo medio de energía de la carga (Ah) × número de días consecutivos de lluvia × factor de corrección de descarga / profundidad máxima de descarga × factor de corrección por baja temperatura
7.2 Número de baterías conectadas en serie = tensión de funcionamiento del sistema / tensión nominal de la batería
7.3 Número de baterías conectadas en paralelo = capacidad total de las baterías / capacidad nominal de las baterías
8. Cálculo sencillo basado en las horas pico de sol
8.1 Potencia del componente = (consumo de energía de los aparatos eléctricos × tiempo de consumo de energía / horas pico de sol locales) × factor de pérdida
Coeficiente de pérdida: tomar de 1,6 a 2,0 según el grado de contaminación local, la longitud de la línea, el ángulo de instalación, etc.
8.2 Capacidad de la batería = (potencia de los aparatos eléctricos × tiempo de consumo de energía / tensión del sistema) × número de días consecutivos de lluvia × factor de seguridad del sistema
Factor de seguridad del sistema: tomar 1,6~2,0, según la profundidad de descarga de la batería, la temperatura invernal, la eficiencia de conversión del inversor, etc.
9. El método de cálculo basado en la radiación anual total
Componentes (matriz cuadrada) = K × (tensión de funcionamiento de los aparatos eléctricos × corriente de funcionamiento de los aparatos eléctricos × tiempo de consumo de energía) / radiación local anual total
Cuando alguien se encarga del mantenimiento y el uso general, K toma 230; cuando nadie se encarga del mantenimiento y el uso es fiable, K toma 251; cuando nadie se encarga del mantenimiento y el entorno es adverso y requiere mucha fiabilidad, K toma 276.
10. Cálculo basado en la radiación total anual y el factor de corrección de pendiente
10.1 Potencia de la matriz cuadrada = factor 5618 × factor de seguridad × consumo total de energía de la carga / factor de corrección de pendiente × radiación media anual en el plano horizontal
Coeficiente 5618: según el coeficiente de eficiencia de carga y descarga, el coeficiente de atenuación del componente, etc.; factor de seguridad: según el entorno de uso, si hay una fuente de alimentación de respaldo, si hay alguien de servicio, etc., tomar de 1,1 a 1,3.
10.2 Capacidad de la batería = 10 × consumo total de energía de la carga / tensión de funcionamiento del sistema: 10: coeficiente sin luz solar (aplicable a días lluviosos continuos que no excedan los 5 días)
11. Cálculo de carga multicanal basado en las horas pico de sol
11.1 Corriente
Corriente del componente = consumo diario de energía de la carga (Wh) / tensión CC del sistema (V) × horas pico de sol (h) × coeficiente de eficiencia del sistema
Coeficiente de eficiencia del sistema: incluye eficiencia de carga de la batería 0,9, eficiencia de conversión del inversor 0,85, atenuación de potencia de los componentes + pérdida de línea + polvo, etc. 0,9, que debe ajustarse según la situación real.
11.2 Potencia
Potencia total de los componentes = corriente de generación de potencia del componente × tensión CC del sistema × coeficiente 1,43
Coeficiente 1,43: La relación entre el voltaje de operación pico del componente y el voltaje de operación del sistema.
11.3 Capacidad del paquete de baterías
Capacidad del paquete de baterías = [consumo diario de energía de la carga Wh/tensión CC del sistema V] × [número de días lluviosos consecutivos/eficiencia del inversor × profundidad de descarga de la batería]
Eficiencia del inversor: entre el 80% y el 93% según la selección del equipo; profundidad de descarga de la batería: elegir entre el 50% y el 75% según sus parámetros de rendimiento y requisitos de fiabilidad.
12. Método de cálculo basado en las horas máximas de sol y el intervalo entre dos días de lluvia.
12.1 Cálculo de la capacidad del paquete de baterías del sistema
Capacidad del paquete de baterías (Ah) = frecuencia de seguridad × consumo de energía promedio diario de la carga (Ah) × número máximo de días lluviosos consecutivos × coeficiente de corrección por baja temperatura / coeficiente de profundidad de descarga máxima de la batería
Factor de seguridad: Entre 1,1 y 1,4: Factor de corrección de baja temperatura: 1,0 para temperaturas superiores a 0 °C, 1,1 para temperaturas superiores a -10 °C, 1,2 para temperaturas superiores a -20 °C: coeficiente de profundidad de descarga máxima de la batería: 0,5 para ciclo superficial, 0,75 para ciclo profundo, las baterías alcalinas de níquel-cadmio requieren 0,85.
12.2 Número de componentes conectados en serie
Número de componentes en serie = tensión de funcionamiento del sistema (V) × coeficiente 1,43/tensión de funcionamiento máxima de los componentes seleccionados (V)
12.3 Cálculo de la generación de energía diaria promedio de los módulos
Generación de energía promedio diaria de los módulos = (Ah) = corriente máxima de funcionamiento de los módulos seleccionados (A) x horas pico de sol (h) x factor de corrección de pendiente x coeficiente de pérdida por atenuación del módulo
Las horas pico de sol y el factor de corrección de pendiente son los datos reales del lugar de instalación del sistema: el factor de corrección de pérdida por atenuación del componente se refiere principalmente a la pérdida debida a la combinación de componentes, la atenuación de potencia del componente, la cubierta de polvo del componente, la eficiencia de carga, etc., generalmente se toma como 0,8:
12.4 Cálculo de la capacidad de la batería que debe recargarse para el intervalo más corto entre dos días lluviosos consecutivos.
Capacidad de la batería suplementaria (Ah) = factor de seguridad × consumo medio diario de energía (Ah) × número máximo de días lluviosos consecutivos
Cálculo del número de componentes conectados en paralelo:
Número de módulos conectados en paralelo = [capacidad de la batería suplementaria + consumo medio diario de energía de las cargas × intervalo mínimo de días] / generación media diaria de energía de los componentes × intervalo mínimo de días
Consumo medio diario de energía de la carga = potencia de la carga / tensión de funcionamiento de la carga × horas de funcionamiento por día
13. Cálculo de la generación de energía del arreglo fotovoltaico
Generación anual de energía = (kWh) = energía radiante total anual local (kWh/m²) × área del cuadrado fotovoltaico (m²) × eficiencia de conversión del módulo × factor de corrección. P=H·A·η·K
Coeficiente de corrección K=K1·K2·K3·K4·K5
El coeficiente de atenuación del módulo K1 para funcionamiento a largo plazo, tome 0,8: tome 0,82: K3 es la corrección de línea, tome 0,95: K4 es la eficiencia del inversor, tome 0,85 o según los datos del fabricante: K5 es el factor de corrección para el ángulo de orientación e inclinación del arreglo fotovoltaico, que es aproximadamente 0,9.
14. Calcule el área del arreglo fotovoltaico según el consumo de energía de la carga.
Área de la matriz cuadrada de módulos fotovoltaicos = consumo anual de energía / energía radiante total anual local × eficiencia de conversión del módulo × factor de corrección
A=P/H·η·K
15. Conversión de la energía de la radiación solar
1 caloría (cal) = 4,1868 julios (J) = 1,16278 milivatios-hora (mWh)
1 kilovatio-hora (kWh) = 3,6 megajulios (MJ)
1 kWh/m² = 3,6 MJ/m² = 0,36 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)
Cuando la unidad de radiación es cal/cm²: horas pico anuales de sol = radiación x 0,0116 (factor de conversión)
Cuando la unidad de radiación es MJ/m²: horas pico anuales de sol = radiación ÷ 3,6 (factor de conversión)
Cuando la unidad de radiación es kWh/m²: Horas máximas de sol = radiación ÷ 365 días
Cuando la unidad de radiación es kJ/cm², horas pico de sol = radiación ÷ 0,36 (factor de conversión)
16. Selección de batería
Capacidad de la batería ≥ 5 h × potencia del inversor / tensión nominal de la batería
17. Fórmula de cálculo del precio de la electricidad
Precio del coste de generación de energía = coste total ÷ generación total de energía
Beneficio de la central eléctrica = (precio de compra de energía – coste de generación de energía) × horas de funcionamiento durante la vida útil de la central eléctrica
Coste de generación de energía = (coste total – subvención total) ÷ generación total de energía
Beneficio de la central eléctrica = (precio de compra de energía – coste de generación de energía 2) × horas de funcionamiento durante la vida útil de la central eléctrica
Beneficio de una central eléctrica = (precio de compra de la energía – coste de generación de energía 2) × tiempo de funcionamiento dentro de la vida útil de la central + ingresos por factores no de mercado
18. Cálculo del ROI
Sin subsidio: generación anual de energía x precio de la electricidad ÷ costo total de inversión x 100% = tasa de retorno anual
Con subvenciones a las centrales eléctricas: generación anual de energía x precio de la electricidad ÷ (coste total de la inversión – subvención total) x 100% = tasa de retorno anual
Existen subvenciones al precio de la electricidad y a las centrales eléctricas: generación anual de energía x (precio de la electricidad + precio de la electricidad subvencionado) ÷ (coste total de la inversión – subvención total) x 100% = tasa de retorno anual
19. Ángulo de inclinación y ángulo azimutal de un conjunto fotovoltaico cuadrado
19.1 Ángulo de inclinación
componente de latitud inclinación horizontal
Inclinación de 0° a 25° = latitud
Inclinación de 26° a 40° = latitud +5° a 10° (+7° en la mayor parte de nuestro país)
Inclinación de 41° a 55° = latitud + 10° a 15°
Latitud > 55° Inclinación = Latitud + 15°-20°
19.2 Azimut
Azimut = [hora pico de carga en un día (sistema de 24 h)-12]×15+(longitud-116)
20. Espaciado entre las filas delantera y trasera del conjunto fotovoltaico:
D = 0 . 7 0 7 H / tan [ acrsina ( 0 . 6 4 8 co sΦ- 0 . 3 9 9 si nΦ) ]
D: espaciado frontal y posterior de la matriz cuadrada de componentes
Φ: latitud del sistema fotovoltaico (positiva en el hemisferio norte, negativa en el hemisferio sur)
H: la altura vertical desde el borde inferior de la fila trasera de módulos fotovoltaicos hasta el borde superior de la fila delantera de refugios.
Fecha de publicación: 23 de septiembre de 2023