Formule de calcul d'un système de production d'énergie photovoltaïque
1. Efficacité de conversion
η = Pm (puissance de crête de la cellule) / A (surface de la cellule) × Pin (puissance lumineuse incidente par unité de surface)
Où : Pin=1KW/㎡=100mW/cm².
2. Tension de charge
Vmax = quantité V × 1,43 fois
3. Modules de batterie connectés en série et en parallèle
3.1 Le nombre de modules de batterie connectés en parallèle = la consommation électrique journalière moyenne de la charge (Ah) / la production électrique journalière moyenne des modules (Ah)
3.2 Nombre de composants de batterie en série = tension de fonctionnement du système (V) × coefficient 1,43/tension de fonctionnement de crête du composant (V)
4. Capacité de la batterie
Capacité de la batterie = consommation électrique moyenne journalière de la charge (Ah) × nombre de jours de pluie consécutifs / profondeur de décharge maximale
5. Débit de sortie moyen
Débit moyen (h) = nombre de jours de pluie consécutifs × durée de fonctionnement de la charge / profondeur de décharge maximale
6. Temps de travail de la charge
Durée de fonctionnement de la charge (h) = ∑ puissance de la charge × durée de fonctionnement de la charge / ∑ puissance de la charge
7. Batterie
7.1 Capacité de la batterie = consommation électrique moyenne de la charge (Ah) × nombre de jours de pluie consécutifs × facteur de correction de décharge / profondeur de décharge maximale × facteur de correction de basse température
7.2 Nombre de batteries connectées en série = tension de fonctionnement du système / tension nominale de la batterie
7.3 Nombre de batteries connectées en parallèle = capacité totale des batteries / capacité nominale des batteries
8. Calcul simple basé sur les heures d'ensoleillement maximales
8.1 Puissance du composant = (consommation électrique des appareils × durée de consommation / heures d'ensoleillement maximal local) × facteur de perte
Coefficient de perte : prendre 1,6 à 2,0 en fonction du degré de pollution local, de la longueur de la ligne, de l’angle d’installation, etc.
8.2 Capacité de la batterie = (puissance des appareils électriques × durée de consommation / tension du système) × nombre de jours de pluie consécutifs × facteur de sécurité du système
Coefficient de sécurité du système : prendre entre 1,6 et 2,0, en fonction de la profondeur de décharge de la batterie, de la température hivernale, du rendement de conversion de l’onduleur, etc.
9. La méthode de calcul basée sur le rayonnement annuel total
Composantes (matrice carrée) = K × (tension de fonctionnement des appareils électriques × courant de fonctionnement des appareils électriques × durée de consommation électrique) / rayonnement local annuel total
Lorsque quelqu'un assure la maintenance et l'utilisation générale, K prend 230 ; lorsque personne n'assure la maintenance et l'utilisation fiable, K prend 251 ; lorsque personne n'assure la maintenance et que l'environnement est difficile et exige une fiabilité très élevée, K prend 276.
10. Calcul basé sur le rayonnement total annuel et le facteur de correction de pente
10.1 Puissance du réseau carré = facteur 5618 × facteur de sécurité × consommation électrique totale de la charge / facteur de correction de pente × rayonnement moyen annuel sur le plan horizontal
Coefficient 5618 : calculé en fonction du coefficient d’efficacité de charge et de décharge, du coefficient d’atténuation des composants, etc. ; facteur de sécurité : calculé en fonction de l’environnement d’utilisation, de la présence d’une alimentation de secours, de la présence d’une personne de service, etc., prendre entre 1,1 et 1,3.
10.2 Capacité de la batterie = 10 × consommation électrique totale de la charge / tension de fonctionnement du système : 10 : coefficient d'absence d'ensoleillement (applicable aux jours de pluie continus ne dépassant pas 5 jours)
11. Calcul de charge multicanal basé sur les heures d'ensoleillement maximales
11.1 Courant
Courant du composant = consommation électrique journalière de la charge (Wh) / tension continue du système (V) × durée d'ensoleillement maximale (h) × coefficient de rendement du système
Coefficient d'efficacité du système : incluant l'efficacité de charge de la batterie 0,9, l'efficacité de conversion de l'onduleur 0,85, l'atténuation de puissance des composants + les pertes en ligne + la poussière, etc. 0,9, qui doit être ajusté en fonction de la situation réelle.
11.2 Puissance
Puissance totale des composants = courant de génération du composant × tension continue du système × coefficient 1,43
Coefficient 1.43 : Le rapport entre la tension de fonctionnement de crête du composant et la tension de fonctionnement du système.
Capacité de la batterie : 11,3
Capacité du pack de batteries = [consommation électrique quotidienne de la charge Wh/tension CC du système V] × [nombre de jours de pluie consécutifs/rendement de l'onduleur × profondeur de décharge de la batterie]
Rendement de l'onduleur : environ 80 % à 93 % selon le choix de l'équipement ; profondeur de décharge de la batterie : à choisir entre 50 % et 75 % en fonction de ses paramètres de performance et de ses exigences de fiabilité.
12. Méthode de calcul basée sur la durée maximale d'ensoleillement et l'intervalle entre deux jours de pluie.
12.1 Calcul de la capacité de la batterie du système
Capacité de la batterie (Ah) = fréquence de sécurité × consommation électrique moyenne journalière de la charge (Ah) × nombre maximal de jours de pluie consécutifs × coefficient de correction basse température / coefficient de profondeur de décharge maximale de la batterie
Coefficient de sécurité : entre 1,1 et 1,4 : Coefficient de correction basse température : 1,0 au-dessus de 0 °C, 1,1 au-dessus de -10 °C, 1,2 au-dessus de -20 °C : Coefficient de profondeur de décharge maximale de la batterie : 0,5 pour un cycle superficiel, 0,75 pour un cycle profond, les batteries alcalines nickel-cadmium ont un coefficient de 0,85.
12.2 Nombre de composants connectés en série
Nombre de composants en série = tension de fonctionnement du système (V) × coefficient 1,43 / tension de fonctionnement de crête des composants sélectionnés (V)
12.3 Calcul de la production d'énergie journalière moyenne des modules
Production d'énergie moyenne journalière des modules = (Ah) = courant de fonctionnement maximal des modules sélectionnés (A) x durée d'ensoleillement maximale (h) x facteur de correction de pente x coefficient d'atténuation du module
Les heures d'ensoleillement maximales et le facteur de correction de pente sont les données réelles du site d'installation du système : le facteur de correction des pertes d'atténuation des composants fait principalement référence aux pertes dues à la combinaison des composants, à l'atténuation de la puissance des composants, à la protection contre la poussière des composants, à l'efficacité de charge, etc., et prend généralement 0,8 :
12.4 Calcul de la capacité de la batterie à recharger pour l'intervalle le plus court entre deux jours de pluie consécutifs
Capacité de la batterie supplémentaire (Ah) = facteur de sécurité × consommation électrique moyenne journalière de la charge (Ah) × nombre maximal de jours de pluie consécutifs
Calcul du nombre de composants connectés en parallèle :
Le nombre de modules connectés en parallèle = [capacité de la batterie supplémentaire + consommation électrique moyenne journalière des charges × intervalle minimal en jours] / production électrique moyenne journalière des composants × intervalle minimal en jours
Consommation électrique moyenne journalière de la charge = puissance de la charge / tension de fonctionnement de la charge × heures de fonctionnement par jour
13. Calcul de la production d'énergie d'un générateur photovoltaïque
Production d'énergie annuelle = (kWh) = énergie radiante totale annuelle locale (kWh/m²) × surface photovoltaïque (m²) × rendement de conversion du module × facteur de correction. P = H × A × η × K
Coefficient de correction K=K1·K2·K3·K4·K5
Le coefficient d'atténuation du module K1 pour un fonctionnement à long terme, prendre 0,8 ; prendre 0,82 ; K3 est la correction de ligne, prendre 0,95 ; K4 est l'efficacité de l'onduleur, prendre 0,85 ou selon les données du fabricant ; K5 est le facteur de correction pour l'orientation et l'angle d'inclinaison du réseau photovoltaïque, qui est d'environ 0,9.
14. Calculer la surface du champ photovoltaïque en fonction de la consommation électrique de la charge.
Surface du champ photovoltaïque carré = consommation électrique annuelle / énergie rayonnante annuelle totale locale × rendement de conversion du module × facteur de correction
A=P/H·η·K
15. Conversion de l'énergie du rayonnement solaire
1 carte (cal) = 4,1868 joules (J) = 1,16278 milliwatt-heures (mWh)
1 kilowatt-heure (kWh) = 3,6 mégajoules (MJ)
1 kWh/m² (KWh/m²) = 3,6 MJ/m² (MJ/m²) = 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)
Lorsque l'unité de rayonnement est cal/cm² : nombre d'heures d'ensoleillement maximal annuel = rayonnement x 0,0116 (facteur de conversion)
Lorsque l'unité de rayonnement est le MJ/m² : heures d'ensoleillement maximales annuelles = rayonnement ÷ 3,6 (facteur de conversion)
Lorsque l'unité de rayonnement est le kWh/m² : Durée d'ensoleillement maximale = rayonnement ÷ 365 jours
Lorsque l'unité de rayonnement est le kJ/cm², les heures d'ensoleillement maximales = rayonnement ÷ 0,36 (facteur de conversion)
16. Sélection de la batterie
Capacité de la batterie ≥ 5 h × puissance de l'onduleur / tension nominale de la batterie
17. Formule de calcul du prix de l'électricité
Prix de revient de la production d'électricité = coût total ÷ production totale d'électricité
Bénéfice de la centrale électrique = (prix d'achat de l'électricité – coût de production de l'électricité) × nombre d'heures de fonctionnement pendant la durée de vie de la centrale
Prix de revient de la production d'électricité = (coût total – subvention totale) ÷ production totale d'électricité
Bénéfice de la centrale électrique = (prix d'achat de l'électricité – coût de production de l'électricité²) × heures de fonctionnement pendant la durée de vie de la centrale
Bénéfice d'une centrale électrique = (prix d'achat de l'électricité – coût de production de l'électricité²) × durée de fonctionnement de la centrale + revenus des facteurs non marchands
18. Calcul du retour sur investissement
Sans subvention : production annuelle d'électricité x prix de l'électricité ÷ coût total de l'investissement x 100 % = taux de rendement annuel
Avec subventions aux centrales électriques : production annuelle d’électricité x prix de l’électricité ÷ (coût total de l’investissement – subvention totale) x 100 % = taux de rendement annuel
Il existe des subventions sur le prix de l'électricité et des subventions aux centrales électriques : production annuelle d'électricité x (prix de l'électricité + prix de l'électricité subventionné) ÷ (coût total de l'investissement – subvention totale) x 100 % = taux de rendement annuel
19. Angle d'inclinaison et angle d'azimut d'un réseau photovoltaïque carré
19,1 Angle d'inclinaison
composante de latitude inclinaison horizontale
Inclinaison de 0° à 25° = latitude
Inclinaison de 26° à 40° = latitude +5° à +10° (+7° dans la plupart des régions de notre pays)
Inclinaison de 41° à 55° = latitude + 10° à 15°
Latitude > 55° Inclinaison = Latitude + 15° - 20°
19,2 Azimut
Azimut = [heure de pointe de charge dans une journée (système 24h)-12]×15+(longitude-116)
20. Espacement entre les rangées avant et arrière du réseau photovoltaïque :
D = 0 . 7 0 7 H / tan [ acrsin ( 0 . 6 4 8 co sΦ- 0 . 3 9 9 si nΦ) ]
D : espacement avant et arrière du réseau carré de composants
Φ : latitude du système photovoltaïque (positive dans l'hémisphère nord, négative dans l'hémisphère sud)
H : la hauteur verticale entre le bord inférieur de la rangée arrière de modules photovoltaïques et le bord supérieur de la rangée avant d'abris.
Date de publication : 23 septembre 2023