Fórmula de cálculo do sistema de geração de energia fotovoltaica
1. Eficiência de conversão
η = Pm (potência de pico da célula)/A (área da célula) × Pin (potência da luz incidente por unidade de área)
Onde: Pino = 1KW/㎡ = 100mW/cm².
2. Tensão de carregamento
Vmáx = quantidade V × 1,43 vezes
3. Módulos de bateria conectados em série e em paralelo.
3.1 O número de módulos de bateria conectados em paralelo = consumo médio diário de energia da carga (Ah) / geração média diária de energia dos módulos (Ah)
3.2 Número de componentes da bateria em série = tensão operacional do sistema (V) × coeficiente 1,43/tensão operacional máxima do componente (V)
4. Capacidade da bateria
Capacidade da bateria = consumo médio diário de energia sob carga (Ah) × número de dias consecutivos de chuva / profundidade máxima de descarga
5. Taxa média de descarga
Taxa de descarga média (h) = número de dias chuvosos consecutivos × tempo de operação da carga / profundidade máxima de descarga
6. Tempo de carregamento
Tempo de operação sob carga (h) = ∑ potência da carga × tempo de operação sob carga / ∑ potência da carga
7. Bateria
7.1 Capacidade da bateria = consumo médio de energia sob carga (Ah) × número de dias consecutivos de chuva × fator de correção de descarga / profundidade máxima de descarga × fator de correção de baixa temperatura
7.2 Número de baterias conectadas em série = tensão de operação do sistema / tensão nominal da bateria
7.3 Número de baterias conectadas em paralelo = capacidade total das baterias / capacidade nominal das baterias
8. Cálculo simples baseado nas horas de pico de insolação
8.1 Potência do componente = (consumo de energia dos aparelhos elétricos × tempo de consumo de energia / horas de pico de insolação local) × fator de perda
Coeficiente de perda: considere um valor entre 1,6 e 2,0, dependendo do grau de poluição local, comprimento da linha, ângulo de instalação, etc.
8.2 Capacidade da bateria = (potência dos aparelhos elétricos × tempo de consumo de energia / tensão do sistema) × número de dias consecutivos de chuva × fator de segurança do sistema
Fator de segurança do sistema: considere um valor entre 1,6 e 2,0, dependendo da profundidade de descarga da bateria, da temperatura de inverno, da eficiência de conversão do inversor, etc.
9. O método de cálculo baseado na radiação anual total.
Componentes (matriz quadrada) = K × (tensão de operação dos aparelhos elétricos × corrente de operação dos aparelhos elétricos × tempo de consumo de energia) / radiação local anual total
Quando alguém mantém o uso geral, K assume 230; quando ninguém mantém o uso confiável, K assume 251; quando ninguém mantém o ambiente hostil e exige alta confiabilidade, K assume 276.
10. Cálculo baseado na radiação total anual e no fator de correção da inclinação.
10.1 Potência do arranjo quadrado = fator 5618 × fator de segurança × consumo total de energia da carga / fator de correção de inclinação × radiação média anual no plano horizontal
Coeficiente 5618: calculado de acordo com o coeficiente de eficiência de carga e descarga, coeficiente de atenuação do componente, etc.; fator de segurança: calculado de acordo com o ambiente de uso, se há fonte de alimentação de reserva, se há alguém de plantão, etc., considerando valores entre 1,1 e 1,3.
10.2 Capacidade da bateria = 10 × consumo total de energia da carga / tensão de operação do sistema: 10: sem coeficiente de insolação (aplicável a dias chuvosos contínuos que não excedam 5 dias)
11. Cálculo de carga multicanal com base nas horas de pico de insolação
11.1 Atual
Corrente do componente = consumo diário de energia da carga (Wh) / tensão CC do sistema (V) × horas de pico de insolação (h) × coeficiente de eficiência do sistema
Coeficiente de eficiência do sistema: incluindo eficiência de carregamento da bateria 0,9, eficiência de conversão do inversor 0,85, atenuação de potência do componente + perda na linha + poeira, etc. 0,9, que deve ser ajustado de acordo com a situação real.
11,2 Potência
Potência total dos componentes = corrente de geração de energia do componente × tensão CC do sistema × coeficiente 1,43
Coeficiente 1,43: A relação entre a tensão máxima de operação do componente e a tensão de operação do sistema.
11,3 Capacidade da bateria
Capacidade do conjunto de baterias = [consumo diário de energia da carga (Wh) / tensão CC do sistema (V)] × [número de dias consecutivos de chuva / eficiência do inversor × profundidade de descarga da bateria]
Eficiência do inversor: cerca de 80% a 93%, dependendo do equipamento selecionado; profundidade de descarga da bateria: escolha entre 50% e 75%, de acordo com os parâmetros de desempenho e os requisitos de confiabilidade.
12. Método de cálculo baseado no pico de horas de sol e no intervalo entre dois dias chuvosos.
12.1 Cálculo da capacidade da bateria do sistema
Capacidade da bateria (Ah) = frequência de segurança × consumo médio diário de energia sob carga (Ah) × número máximo de dias chuvosos consecutivos × coeficiente de correção de baixa temperatura / coeficiente de profundidade máxima de descarga da bateria
Fator de segurança: Entre 1,1 e 1,4; Fator de correção para baixas temperaturas: 1,0 para temperaturas acima de 0°C, 1,1 para temperaturas acima de -10°C e 1,2 para temperaturas acima de -20°C; Coeficiente de profundidade máxima de descarga da bateria: 0,5 para ciclos rasos e 0,75 para ciclos profundos. Baterias alcalinas de níquel-cádmio têm um coeficiente de 0,85.
12.2 Número de componentes conectados em série
Número de componentes em série = tensão de operação do sistema (V) × coeficiente 1,43/tensão de pico de operação dos componentes selecionados (V)
12.3 Cálculo da geração média diária de energia dos módulos
Geração média diária de energia dos módulos = (Ah) = corrente operacional máxima dos módulos selecionados (A) x horas de insolação máxima (h) x fator de correção de inclinação x coeficiente de perda por atenuação do módulo
As horas de pico de insolação e o fator de correção de inclinação são dados reais do local de instalação do sistema: o fator de correção de perda por atenuação do componente refere-se principalmente à perda devido à combinação de componentes, atenuação de potência do componente, cobertura contra poeira do componente, eficiência de carregamento, etc., geralmente considerando 0,8:
12.4 Cálculo da capacidade da bateria que precisa ser complementada no menor intervalo entre dois dias chuvosos consecutivos.
Capacidade da bateria suplementar (Ah) = fator de segurança × consumo médio diário de energia da carga (Ah) × número máximo de dias chuvosos consecutivos
Cálculo do número de componentes conectados em paralelo:
O número de módulos conectados em paralelo = [capacidade da bateria suplementar + consumo médio diário de energia das cargas × intervalo mínimo em dias] / geração média diária de energia dos componentes × intervalo mínimo em dias
Consumo médio diário de energia da carga = potência da carga / tensão de operação da carga × horas de funcionamento por dia
13. Cálculo da geração de energia de um conjunto fotovoltaico
Geração anual de energia = (kWh) = energia radiante total anual local (kWh/m²) × área do quadrado fotovoltaico (m²) × eficiência de conversão do módulo × fator de correção. P=H·A·η·K
Coeficiente de correção K=K1·K2·K3·K4·K5
O coeficiente de atenuação do módulo K1 para operação de longo prazo é de 0,8; o de 0,82 é o coeficiente de correção de linha do módulo K3, que é de 0,95; o de 0,85 é a eficiência do inversor, ou de acordo com os dados do fabricante; e o de 0,5 é o fator de correção para a orientação e o ângulo de inclinação do conjunto fotovoltaico, que é de aproximadamente 0,9.
14. Calcule a área do conjunto fotovoltaico de acordo com o consumo de energia da carga.
Área do conjunto de módulos fotovoltaicos = consumo anual de energia / energia radiante total anual local × eficiência de conversão do módulo × fator de correção
A=P/H·η·K
15. Conversão da energia da radiação solar
1 cartão (cal) = 4,1868 joules (J) = 1,16278 miliwatts-hora (mWh)
1 quilowatt-hora (kWh) = 3,6 megajoules (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)
Quando a unidade de radiação é cal/cm²: horas de pico de sol anual = radiação x 0,0116 (fator de conversão)
Quando a unidade de radiação é MJ/m²: horas de pico de sol anual = radiação ÷ 3,6 (fator de conversão)
Quando a unidade de radiação é kWh/m²: Horas de pico de insolação = radiação ÷ 365 dias
Quando a unidade de radiação é kJ/cm², o pico de horas de sol = radiação ÷ 0,36 (fator de conversão)
16. Seleção da bateria
Capacidade da bateria ≥ 5 h × potência do inversor / tensão nominal da bateria
17. Fórmula para cálculo do preço da eletricidade
Preço do custo de geração de energia = custo total ÷ geração total de energia
Lucro da usina = (preço de compra da energia – custo de geração de energia) × horas de operação durante a vida útil da usina
Preço do custo de geração de energia = (custo total – subsídio total) ÷ geração total de energia
Lucro da usina = (preço de compra da energia – custo de geração de energia²) × horas de operação durante a vida útil da usina
Lucro da usina = (preço de compra da energia – custo de geração de energia²) × tempo de operação durante a vida útil da usina + receita de fatores não mercantis
18. Cálculo do ROI
Sem subsídio: geração anual de energia x preço da eletricidade ÷ custo total do investimento x 100% = taxa de retorno anual
Com subsídios para usinas de energia: geração anual de energia x preço da eletricidade ÷ (custo total do investimento – subsídio total) x 100% = taxa de retorno anual
Existem subsídios para o preço da eletricidade e subsídios para usinas de energia: geração anual de energia x (preço da eletricidade + preço da eletricidade subsidiada) ÷ (custo total do investimento – subsídio total) x 100% = taxa de retorno anual
19. Ângulo de inclinação e ângulo azimutal do conjunto fotovoltaico quadrado
19,1 Ângulo de inclinação
componente de latitude inclinação horizontal
Inclinação de 0° a 25° = latitude
Inclinação de 26° a 40° = latitude +5° a 10° (+7° na maior parte do nosso país)
Inclinação de 41° a 55° = latitude + 10° a 15°
Latitude > 55° Inclinação = Latitude + 15°-20°
19,2 Azimute
Azimute = [horário de pico de carga em um dia (sistema de 24 horas) - 12] × 15 + (longitude - 116)
20. Espaçamento entre as fileiras dianteira e traseira do conjunto fotovoltaico:
D = 0 . 7 0 7 H / tan [ acrsina ( 0 , 6 4 8 co sΦ- 0 , 3 9 9 si nΦ) ]
D: espaçamento frontal e traseiro do conjunto de componentes quadrados
Φ: latitude do sistema fotovoltaico (positiva no hemisfério norte, negativa no hemisfério sul)
H: a altura vertical desde a borda inferior da fileira traseira de módulos fotovoltaicos até a borda superior da fileira frontal de abrigos.
Data da publicação: 23/09/2023