太阳能电池板输出的计算 – 国际电能质量论坛

📐 基本太阳能输出方程

广泛使用的估算光伏发电能量输出的公式 (光伏) 系统如下 [1]: $它 = 一 \times r \times Ĥ \times P ŕ$

然而, 更好地整合您的特定变量, 我们可以将其扩展为更详细的形式, 通常用于系统规模调整并在 NREL 的 PVWatts 等公认模型中实施 [4]: $P_{p 在} = Ĥ_{ţ 我我 ţ} \times P_{小号 ţ Ç} \times f_{ţ 和米 p} \times f_{该 ţ Ĥ 和 r}$

让我们定义这个扩展方程中的每一项 [4, 8]:

P_光伏发电 : 总能量输出 (以千瓦时为单位) 在给定的时期内 (例如, 日常的, 每月, 或每年) 或功率输出 (在W) [4].
P_碳化硅 : 太阳能电池阵列的总额定功率 (千瓦直流) 标准测试条件下 (标准技术委员会: 的辐照度 1000 瓦/平方米, 电池温度 25°C) [1, 4]. 这是 “尺寸” 您的系统的.
Ĥ_倾斜 : 每日, 每月, 或每年的太阳辐射 (单位：千瓦时/平方米) 在你的太阳能电池阵列的平面上 (阵列平面或 POA). 这是哪里纬度和 面板角度 用于计算您的特定设置接收到的阳光 [5, 7].
f_温度 : 温度降额系数 (之间的小数 0 和 1). 这就是当太阳能电池板的电池温度升至 25°C 以上时效率损失的原因 [1, 2, 8].
f_其他 : 所有其他系统损失的综合因素 (之间的小数 0 和 1). 这包括弄脏 (灰尘), 阴影, 接线损耗, 逆变器效率, 还有更多 [1, 4].

🔍 分解关键组件

为了使这个方程成立, 您需要确定具体的值 $Ĥ_{ţ 我我 ţ}$ Ĥţ我COM和 $f_{ţ 和米 p}$ fţ和米p.

1. 倾斜表面上的照射 ( $Ĥ_{ţ 我我 ţ}$ )

这是最复杂的部分, 因为它结合了您的位置 (纬度) 和面板角度. 某个位置的年度最佳固定倾斜角通常由其纬度来近似 [5]. 然而, 以获得最大准确度, 需要采取更细致的方法.

固定倾斜角度: “ “黄金法则” 是将倾斜角度设置为等于您的纬度. 例如, 位于北纬 35°, 面板通常倾斜 35° 安装 [5].
计算 Ĥ_倾斜: 手动计算倾斜平面上的辐照度很复杂. 它需要将水平太阳辐射数据分成直接分量和漫射分量，然后将它们转换到倾斜平面 [7]. 为此, 专业人士使用欧盟委员会等工具 光伏地理信息系统 (光伏地理信息系统) [3] 或 NREL 的 光伏瓦数 在美国 [4]. 通过输入您的位置 (纬度/经度), 面板倾斜, 和方向 (方位角), 这些工具提供了准确的值 $Ĥ_{ţ 我我 ţ}$ 倾斜度. 与传统的各向同性模型相比，最近的方法甚至使用机器学习来提高这些估计的准确性 [7].

2. 温度降额因素 ( $f_{ţ 和米 p}$ fţ和米p)

太阳能电池板变热时运行效率会降低. 该因素修正了这种影响 [1, 2]. 公式, 在 PVWatts 等模型中实现, 是如下所示 [4, 8]:

$f_{ţ 和米 p} = 1 + [c \times (Ţ_{Ç 和我我} - Ţ_{小号 ţ Ç})]$

c : 厂家提供的功率温度系数. 晶体硅用, 它通常表达为 %/℃ 并且是负数 [6, 10].
Ţ_细胞 : 估计的工作电池温度 (℃). 更复杂的模型还考虑了风速和辐照度 [1, 9].
Ţ_stc : 标准测试条件下的电池温度 (标准技术委员会), 这总是 25℃ [4].

例如, 根据行业数据, 对于一个模块 $c = - 0.4 % / ° Ç$ c=−0.4%/°Ç, $Ţ_{Ç 和我我} = 65 ° Ç$ T细胞=65°Ç, 和 $Ţ_{小号 ţ Ç} = 25 ° Ç$ TSTC=25°Ç, 功率损耗很大 [6]. 计算公式为: $f_{ţ 和米 p} = 1 + [- 0.004 \times (65 - 25)] = 1 + (- 0.16) = 0.84$

这意味着面板仅在 84% 由于高温而导致其额定功率.

典型温度系数 ( $c$ c) 价值观

下表列出了不同面板技术的典型值, 基于研究和行业数据 [2, 6, 10]:

面板技术	典型温度系数 ( $c$ c)	笔记
单晶硅 (老BSF)	-0.45% 至 -0.50% /℃	技术较旧，温度损失较高 [6].
单晶硅 (现代分钟)	-0.35% 至 -0.40% /℃	具有改进性能的通用技术 [6].
单晶硅 (N型TOPCon)	-0.29% 至 -0.35% /℃	技术先进，系数非常好 [6].
单晶硅 (异质结 – 异质结)	-0.25% 至 -0.30% /℃	优质技术，最佳系数 [6].
多晶硅	-0.40% 至 -0.50% /℃	较旧的技术, 一般系数较高 [6].
薄膜 (碲化镉)	-0.24% 至 -0.25% /℃	耐热性能非常好 [6].
现场老化模块	-0.5% /℃ (对于 ηm)	对老化模块的测量证实了这些数量级 [2].

3. 其他降额因素 ( $f_{该 ţ Ĥ 和 r}$ f该ţĤ是)

这是现实世界低效率的包罗万象. 精心设计的系统的典型值可能约为0.75 至 0.85 [1]. 您可以通过将各个因素相乘来计算它 [4].

💡 一个实际的例子

让我们将这些结合起来，得出一个简化的年度估算1 千瓦直流系统 使用 PVWatts 公式 [4, 8].

阵列电源 (P_碳化硅): 1 直流功率
倾斜照射 (Ĥ_倾斜): 假设您使用过 PVGIS 这样的在线工具 [3] 根据您的具体纬度和选择的倾斜度. 该工具输出一个 年度的 Ĥ_倾斜的 1700 千瓦时/平方米.
温度系数 (f_温度): 根据您当地的气候和面板规格 (例如, $c = - 0.4 % / ° Ç$ c=−0.4%/°Ç [6]), 你计算出平均每年 $f_{ţ 和米 p}$ 临时温度的 0.90.
其他损失 (f_其他): 您估计的综合因素为 0.80 对于逆变器损耗, 弄脏, 接线, 等. [1, 4].

您预计的年发电量 ( $P_{p 在}$ Pp在) 会是 [4]: $P_{p 在} = 1 直流功率 \times 1700 千瓦时/平方米 \times 0.90 \times 0.80 = 1224 kWh$ Pp在=1kWdc×1700kWh/m²×0.90×0.80=1224kWh

这意味着您的 1 kWdc 系统预计发电量约为 1224 在这些条件下每年千瓦时的电量.

🧠 获得最准确结果的建议

使用专业工具: 为了最可靠的 $Ĥ_{ţ 我我 ţ}$ 价值观, 我强烈建议使用成熟的工具，例如 光伏地理信息系统 [3] 或 光伏瓦数 [4]. 他们为您处理太阳位置和辐射转换的复杂几何形状 [7].
查阅数据表: 最准确的温度系数值 ( $c$ c) 始终来自您正在使用的特定太阳能电池板型号的制造商数据表 [6, 10]. 寻找 “Pmax温度系数” 或 “功率温度系数”.
收集质量输入数据: 方程的准确性取决于您的输入. 使用特定地点的平均温度数据和面板的确切技术细节 [1, 2, 9].

📚 参考文献列表

[1] MDPI (2022). 通过传热计算模型得出光伏模块温度和效率的隐式方程。MDPI

[2] NIH (2023). 表 3: 平均温度系数 3 现场老化的光伏组件。日利昂

[3] 希利特 (未注明日期). 光伏GIS: 用于计算欧洲光伏潜力的基于网络的太阳辐射数据库。希利特

[4] 国家可再生能源实验室 (2013). PV瓦版本 1 技术参考。国家可再生能源实验室 (国家可再生能源实验室)

[5] 抱脸 (未注明日期). Fiacre/PV-system-expert-500 · 数据集。抱脸

[6] 通威 (2025). 单晶硅太阳能电池板效率丨温度系数, 弱光性能, 衰减率。Tongwei Co., 有限公司.

[7] 能源转换与管理 (2024). 用于通过水平测量估算倾斜表面每月太阳辐射的通用工具: 一种机器学习方法。能源转换与管理

[8] pvlib-python 文档 (未注明日期). pvlib.pvsystem.pvwatts_dc。阅读文档

[9] UNT数字图书馆 (1981). 光伏/光热联合系统的分析和实验系统研究. 技术状态报告否. 12. 北德克萨斯大学

[10] IEEE (1997). 光伏模块和阵列的温度系数: 测量方法, 困难, 和结果。第二十六届IEEE光伏专家会议会议记录

📐 基本太阳能输出方程

🔍 分解关键组件

1. 倾斜表面上的照射 (Ĥţ我我ţ)

2. 温度降额因素 (fţ和米pfţ和米p​)

典型温度系数 (cc) 价值观

3. 其他降额因素 (f该ţĤ和rf该ţĤ是​)