军临天下12766302
范文一：光伏成本计算公式
光伏发电成本电价分析的数学模型
史珺
上海普罗新能源有限公司光伏技术研究所
摘要：光伏发电从2005年进入产业化以来，成本不断降低。目前，我国国家发改委制定了1元/度的光伏发电的上网标杆电价。但许多投资者对于光伏发电的成本却感到难以分析，而不敢贸然投资。本文给出了光伏发电成本的数学分析模型，讨论了影响光伏成本电价的因素，如装机成本、日照时间、贷款状况、预期的投资回收期、以及运营费用等。并根据该模型对现阶段光伏发电的投资效益进行了一个投资分析。计算结果表明，在我国西北地区，按照1元/度的上网电价，目前投资光伏电站的投资回收期为10年。
关键词：光伏发电 ；成本 ；投资效益 ；数学模型
中图分类号：TK51
文献标识码：A
......
(前略）
光伏发电的成本，也就是每度电多少钱，不能简单地根据装机成本分析，它与如下五大因素有关：
1）装机成本、2）日照条件（年满负荷发电时间）、3）贷款状况（贷款利息和贷款在总投资的比例）、4）投资回收期（折旧年限）、5）运营维护费用。由于这五大因素每个因素都有其独立的变化性，相互的影响也十分明显。例如，同样的装机成本放在不同的地域、或者同样地域、同样的装机成本、但投资采用了不同的贷款比例，或者采用不同的折旧年限，等等，都会带来截然不同的光伏发电成本价格。
为了进行准确的光伏发电成本的测算，需要对于光伏发电的成本进行详细而科学的分析，这里，给出了一个光伏发电的成本电价的数学分析模型。
1 发电成本构成
1.1 装机成本C ivs
装机成本就是一个光伏电站的总投入，它也是光伏电站公司的财务报表上的固定资产。由如下式构成：
C ivs = C pan +Cstr +Casb +Ccab + C bas + C trc + C pom + C inv + C dis + C trf +Cacc +Ccon +Cmon +Ceng +Cman +Cland （1）
其中，C pan 为光伏组件成本；C str 为组件支架成本，C asb 为安装费，C cab 为电缆成本，C bas 为支架基础成本，C trc 为追踪系统成本，C pom 为功率优化系统成本，C inv 为逆变器成本，C dis 为高低压配电系统成本，C trf 为变压器成本，C acc 为外线接入费用，C con 为土建（基础、配电房、中控室、宿舍、道路）成本，C mon 为电站监控系统成本， Ceng 为施工与安装费用，C man 为施工管理费，C land 为土地购置费用。式（1）所计算出的C ivs 为装机成本，它实际上就是电站的总投入，也是电站的固定资产。
1.2 运营管理成本（C op ）
主要是电站维护和管理费用，光伏电站可以按照总体固定投资提取某一比例进行估算。由于光伏发电在营运过程中，不需要原材料，也没有运动磨损不部件，因此，维护费用很低，也完全可以预见。光伏电站的运营管理成本可用下式表达：
C op = Civs * Rop （ 2）
其中，R op 为运营费率，指运营费用占总投资的比例。通常，维护费用除了人员工资外，主要是备件费用。根据目前为止的光伏电站经验，运营费率通常在1~3%之间。装机容量越大的电站，比例越低。
1.3 财务费用（C fn ） ：
主要是贷款利息。这是光伏电站运营中变数最大的一项。它取决于贷款占总投资的比例R loan 和贷款利率R intr :
C fn =Civs * Rloan * Rintr （3）
例如，一个10MW 的电站，现阶段总投入大约为12000万元，如果贷款75%，年利率为7%， 则每年财务费用Cfn 为：12000*75%*7% = 630 万元。如果全部为自有资金，则财务费用为零。
2 光伏电站的年收入I p
每个光伏电站的收入I p 为：
I p = P * Hfp * Tarif + Isub
式（4）中，P 为电站装机功率，应当以千瓦（KW ）为单位，H fp 为年满负荷发电小时数，它相当于1KW 容量在当地一年发出的电度数；T arif 为上网电价。I sub 为电站的其它收入，如CDM 指标销售收入和来自于政府的其它补贴。 （ 4）
3 光伏电站的年利润I int
发电站的年利润就是发电收入减去所有的成本后，再加上其它收入：
I int = Ip -C op –C fn = P*Hfp *Tarif +Isub –C op –C fn （ 5） 这里还有一个假定，就是某个光伏电站的年满负荷等效发电时间是稳定的，其实，年满负荷等效发电时间虽然主要只与当地日照条件有关，但实际上，组件的稳定性会有影响。目前，按照国际光伏产业通用的要求，光伏组件每年的衰减不得高于1%，或者，25年不得小于20%（递进衰减）。而目前大多数厂家实际给出的数据是每年的衰减不超过0.5%。而实
际的数据更小。因此，为简单起见，可以假定光伏电站安装运行后，每年的年满负荷等效发电时间是个常数。
4 成本电价（T cost ）计算：
假设T cost 为成本电价。因为光伏电站的发电不需要采购燃料或其它原料，日常运营费用很小，每个电站的成本电价主要取决于固定资产折旧，也就是与预期的投资回收期密切相关。这里，对成本电价的定义是，在预定的投资回报期内能够收回光伏电站总投资成本的最低电价。这样，只要确定了投资回报期P er ，就可以确定光伏电站每年的最低利润I nt0:
I int0=Civs /Per
（6）
令式（5）中的I int = I int0， 并将式（6）代入（5）
C ivs /Per =P * Hfp * Tarif + Isub – Cop – Cfn （6-1）
对式（6-1）计算所得到的T arif 即为T cost ：
T cost =（C ivs /Per +Cop +Cfn -I sub ）/（P*Hfp ） （7）
再将式（2）和式（3）代入上式（7），得到：
T cost =（C ivs /Per + Cins * Rop + Civs * Rloan * Rintr - Isub ）/（P * Hfp ）
式（7-1）就是光伏发电的成本电价。由于光伏电站总投资与装机容量通常成正比关系，我们用Cp 代表单位装机容量的装机成本，即C p = Civx /P 。而光伏电站的CDM 收入以及其它补贴也与装机成本有正比的关系。假定i sub = Isub / Civs ，作为单位装机成本的其它补贴收入，称为电站的其它补贴收入系数。则式（7-1）可表示为： = Civs （1/ Per + Rop + Rloan * Rintr - Isub / Civs ）/（P * Hfp ） （7-1）
T cost =Cp （1/ Per + Rop + Rloan * Rintr - isub ）/ Hfp
式（8）即为光伏发电成本电价的计算公式。它表示出了光伏电站的成本电价与光伏电站的单位装机成本C p 、投资回收期P er 、运营费用比率R op 、贷款状况（包括贷款占投资额的比例R loan 和贷款利息R intr 两个参数）、年等效满负荷发电小时数H fp 等五大因素的具体关系。此外，还有该电站所享受到的其它补贴收入系数有关。 ( 8)
式（8）即为光伏发电的成本电价的数学分析模型。
范文二：光伏组件计算公式
光伏发电系统设计计算公式 1.转换效率
η= Pm(电池片的峰值功率) /A(电池片面积)×Pin(单位面积的入射光功率) 其中:Pin=1KW/?=100mW/cm?。
2.充电电压
Vmax=V额×1.43倍
3.电池组件串并联
3.1电池组件并联数=负载日平均用电量(Ah)/组件日平均发电量(Ah) 3.2电池组件串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/组件峰值工作电压(V) 4.蓄电池容量
蓄电池容量=负载日平均用电量(Ah)×连续阴雨天数/最大放电深度 5平均放电率
平均放电率(h)=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度
6.负载工作时间
负载工作时间(h)=?负载功率×负载工作时间/?负载功率
7.蓄电池
7.1蓄电池容量=负载平均用电量(Ah)×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数 7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压
7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量
8.以峰值日照时数为依据的简易计算
8.1组件功率=(用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数)×损耗系数
损耗系数:取1.6,2.0 根据当地污染程度、线路长短、安装角度等
8.2蓄电池容量=(用电器功率×用电时间/系统电压)×连续阴雨天数×系统安全系数 系统安全系数:取1.6,2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等 9.以年辐射总量为依据的计算方式
组件(方阵)=K×(用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间)/当地年辐射总量 有人维护+一般使用时，K取230:无人维护+可靠使用时，K取251:无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取276
10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算
10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量 系数5618:根据充放电效率系数、组件衰减系数等:安全系数:根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1,1.3
10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压:10:无日照系数 (对于连续阴雨不超过5天的均适用)
11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算
11.1电流
组件电流=负载日耗电量(Wh)/系统直流电压(V)×峰值日照时数(h)×系统效率系数 系统效率系数:含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.具体根据实际情况进行调整。
11.2功率
组件总功率=组件发电电流×系统直流电压×系数1.43
系数1.43:组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。
11.3蓄电池组容量
蓄电池组容量=【负载日耗电量 Wh /系统直流电压 V 】×【连续阴雨天数/逆变器效率×蓄电池放电深度】
逆变器效率:根据设备选型约80%,93%之间:蓄电池放电深度:根据其性能参数和可靠性要求等,在50%,75%之间选择。
12.以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法
12.1系统蓄电池组容量的计算
蓄电池组容量(Ah)=安全次数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数×低温修正系数/蓄电池最大放电深度系数
安全系数:1.1-1.4之间:低温修正系数:0?以上时取1.0，-10?以上取1.1，-20?以上取1.2:蓄电池最大放电深度系数:浅循环取0.5，深度循环取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85.
12.2组件串联数
组件串联数=系统工作电压(V)×系数1.43/选定组件峰值工作电压(V)
12.3组件平均日发电量计算
组件日平均发电量=(Ah)=选定组件峰值工作电流(A)×峰值日照时数(h)×斜面修正系数×组件衰减损耗系数
峰值日照时数和倾斜面修正系数为系统安装地的实际数据:组件衰减损耗修正系数主要指因组件组合、组件功率衰减、组件灰尘遮盖、充电效率等的损失，一般取0.8:
12.4两段连续阴雨天之间的最短间隔天数需要补充的蓄电池容量的计算
补充的蓄电池容量(Ah)=安全系数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数 组件并联数的计算:
组件并联数=【补充的蓄电池容量+负载日平均耗电量×最短间隔天数】/组件平均日发电量×最短间隔天数
负载日平均耗电量=负载功率/负载工作电压×每天工作小时数
13.光伏方阵发电量的计算
年发电量=(kWh)=当地年总辐射能(KWH/?)×光伏方阵面积(?)×组件转换效率×修正系数。 P=H?A?η?K
修正系数K=K1?K2?K3?K4?K5
K1组件长期运行的衰减系数，取0.8:K2灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正，取0.82: K3为线路修正，取0.95:K4为逆变器效率，取0.85或根据厂家数据:K5为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数，取0.9左右。
14.根据负载耗电量计算光伏方阵的面积
光伏组件方阵面积=年耗电量/当地年总辐射能×组件转换效率×修正系数
A=P/H?η?K
15.太阳能辐射能量的转换
1卡(cal)=4.1868焦(J)=1.16278毫瓦时(mWh)
1千瓦时(kWh)=3.6兆焦(MJ)
1千瓦时/?(KWh/?)=3.6兆焦/?(MJ/?)=0.36千焦/厘米?(KJ/cm?)
100毫瓦时/厘米?(mWh/cm?)=85.98卡/厘米?(cal/cm?)
1兆焦/米?(MJ/m?)=23.889卡/厘米?(cal/cm?)=27.8毫瓦时/厘米?(mWh/cm?)
当辐射量的单位为卡/厘米?:年峰值日照时数=辐射量×0.0116(换算系数)
当辐射量的单位为兆焦/米?:年峰值日照时数=辐射量?3.6(换算系数)
当辐射量单位为千瓦时/米?:峰值日照小时数=辐射量?365天
当辐射量的单位为千焦/厘米?，峰值日照小时数=辐射量?0.36(换算系数)
16.蓄电池选型
蓄电池容量?5h×逆变器功率/蓄电池组额定电压
17.电价计算公式
发电成本价格=总成本?总发电量
电站盈利=(买电价格-发电成本价格)×电站寿命范围内工作时间 发电成本价格=(总成本-总补贴)?总发电量
电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间 电站盈利=(买电价格-发电成本价格2)×电站寿命范围内工作时间+非市场因素收益
18.投资回报率计算
无补贴:年发电量×电价?投资总成本×100%=年回报率 有电站补贴:年发电量×电价?(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率 有电价补贴及电站补贴:年发电量×(电价+补贴电价)?(投资总成本-补贴总额)×100%=年回报率
19.光伏方阵倾角角度和方位角角度
19.1倾斜角
纬度 组件水平倾角
0?—25? 倾角=纬度
26?—40? 倾角=纬度+5?—10?(在我国大部分地区采取+7?)
41?—55? 倾角=纬度+10?—15? 纬度>55? 倾角=纬度+15?—20? 19.2方位角
方位角=【一天中负荷的峰值时刻(24h制)-12】×15+(经度-116) 20.光伏方阵前后排间距:
D = 0 . 7 0 7 H / t a n [ a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ- 0 . 3 9 9 s i nΦ) ] D:组件方阵前后间距
Φ:光伏系统所处纬度(北半球为正,南半球为负)
H:为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高度
范文三：光伏组件计算公式
光伏系算公式发发发发发发发发发发
1.转转效率
η= Pm，池片的峰功率,转转转转转转转转转转,/A，池片面,转转转转转转×Pin，位面的入射光功率,转转转转转转转转转转转其中:Pin=1KW/?=100mW/cm?。
2.充转转转
Vmax=V转×1.43
3.转转转转转转 池件串并
3.1转转转转转转池件并数=转转转转转日平均用量，Ah,/转转转转转件日平均量，Ah,,
3.2转转转转转转池件串数=系工作，转转转转转转V,×系数1.43/转转转转转转转件峰工作，V,, 4.蓄池容量转转转转
蓄池容量转转转转=转转转转转日平均用量，Ah,×转转转雨天数/最大放深度转转转
5平均放率转转
平均放率，转转转h,=转转转雨天数×转转转转工作/最大放深度转转转
6.转转转转 工作
转转转转转工作，h,=?转转功率×转转转转工作/?转转 功率
7.蓄池转转转,
7.1蓄池容量转转转转=转转转转转平均用量，Ah,×转转转雨天数×放修正系数转转转转转/最大放深度转转转×低温修正系数 7.2蓄池串数转转转转转=系工作转转转转转/蓄池称转转转转转转
7.3蓄池并数转转转转转=蓄池容量转转转转转/蓄池称容量转转转转转转
8.以峰日照数依据的易算转转转转转转转转转转转转转
8.1转件功率=(用器功率转转转转×用转转转/当地峰日照数转转转转转)×转耗系数
转耗系数:取1.6,2.0,根据当地染程度、路短、安装角度等转转转转转转转转转转转转转转转
8.2蓄池容量转转转转=(用器功率转转转转×用转转转/系转转转)×转转转雨天数×系安全系数转转转转转
系安全系数:取转转转转转转转1.6,2.0,根据蓄池放深度、冬季温度、逆器效率转转转转转转转转转转转转转转转转转转转等,
9.以年射量依据的算方式转转转转转转转转转转转转
转转转件，方,=K×，用器工作转转转转转转×用器工作流转转转转转转×用,转转转转/当地年射量转转转转
有人转转+一般使用,转转K取230:无人转转+可靠使用,转转K取251:无人转转+转转转境劣+要求非常可靠,转转K取276 ,
10.以年射量和斜面修正系数依据的算转转转转转转转转转转转转转转转转转
10.1方功率转转转=系数5618×安全系数×转转转转转用量/斜面修正系数×水平面年平均射量转转转系数5618:根据充放效率系数、件衰减系数等:安全系数:根据转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转使用境、有无用源、是否有人守等,取转转转转转转转转转转转转转转转转转转转1.1,1.3
10.2蓄池容量转转转转=10×转转转转转用量/系工作:转转转转转转10:无日照系数，于雨不超,转转转转转转转转转5天的均适用,11.以峰日照数依据的多路算转转转转转转转转转转转转转转转
11.1转 流,
转转转件流=转转转转转日耗量，Wh,/系直流，转转转转转转V,×峰日照数，转转转转转转h,×系效率系数转转转转转 系效率系数:含蓄池充效率转转转转转转转转转转转转转转0.9,逆器效率转转转转转转0.85,件功率衰减转转转转转转+转转转路耗+转埃等0.9.具体根据情况行整。转转转转转转转转转
11.2功率,
转转转转件功率=转转转转转件流×系直流转转转转转×系数1.43
系数1.43:件峰工作与系工作的比。转转转转转转转转转转转转转转转转转转转
11.3蓄池容量转转转转转
蓄池容量转转转转转=【日耗量转转转转转转转,Wh/,系直流转转转转转转,V,】×【雨天数转转转转转转/逆器效率转转转转×蓄池放深度】转转转转转转转逆器效率:根据型转转转转转转转转转转转转80%,93%之:蓄池放深度:根据其性能参数和可靠性要求等转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转,在50%,75%之。转转转转
12.以峰日照数和两段雨天隔天数依据的算方法转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转，
12.1系蓄池容量的算转转转转转转转转转转
蓄池容量转转转转转(Ah)=安全次数×转转转转日平均耗量(Ah)×最大雨天数转转转转转转×低温修正系数/蓄池最大转转转转放深度系数转转转转转
安全系数:1.1-1.4之转:低温修正系数:0?以上取转转1.0,-10?以上取1.1,-20?以上取1.2:蓄池最转转转大放深度系数转转转转转:浅循取转转0.5,深度循取转转0.75,碱性蓄池取转转转转转转0.85.12.2转转转件串数
转转转件串数=系工作，转转转转转转V,×系数1.43/转转转转转转转转转转定件峰工作，V,
12.3转转转转转转件平均日量算
转转转转件日平均量=，Ah,=转转转转转转转转转转定件峰工作流，A,×峰日照数，转转转转转转h,×斜面修正系数×转件衰减转耗系数
峰日照数和斜面修正系数系安装地的数据:件衰减转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转
耗修正系数主要指因件合、件功率衰减、件灰遮盖、充效率等的失,一般取转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转0.8:12.4两段雨天之的最短隔天数需要充的蓄池容量的算转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转
转转转转转转充的蓄池容量，Ah,=安全系数×转转转转转日平均耗量，Ah,×最大雨天数转转转转转转转转转转转转转转 件并数的算:，
转转转件并数=【充的蓄池容量转转转转转转转转+转转转转日平均耗量×最短隔天数】转转转转转/转转转转件平均日量×最短隔天数转转转转
转转转转日平均耗量=转转功率/转转转转工作×每天工作小数转转
13.光伏方量的算转转转转转转转
年量转转转=，kWh,=当地年射能，转转转转转KWH/?,×光伏方面，?,转转转转转转×转转转转转件效率×修正系数。
P=H?A?η?K
修正系数K=K1?K2?K3?K4?K5
K1转转转转转转转转转转转转件期运行的衰减系数,取0.8:K2灰遮件及温度升高造成件功率下降修正,取转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转0.82:
K3转转路修正,取0.95:K4转转转转转转转逆器效率,取0.85或根据厂家数据:K5转转转转转转转光伏方朝向及斜
角修正系数,取0.9左右。
14.根据耗量算光伏方的面转转转转转转转转转转转转转转
光伏件方面转转转转转转=年耗量转转/当地年射能转转转转×转转转转转件效率×修正系数A=P/H?η?K
15.太阳能射能量的转转转转转转转
1卡，cal,=4.1868焦(J)=1.16278毫瓦转(mWh)
1千瓦转(kWh)=3.6兆焦(MJ)
1千瓦转/?(KWh/?)=3.6兆焦/?(MJ/?)=0.36千焦/厘米?(KJ/cm?)100毫瓦转/厘米?(mWh/cm?)=85.98卡/厘米?(cal/cm?)1兆焦/米?(MJ/m?)=23.889卡/厘米?(cal/cm?)=27.8毫瓦转/厘米?(mWh/cm?)当射量的位卡转转转转转转转转/厘米?:年峰日照数转转转转转=转射量×0.0116，算系数,转转转转转当射量的位兆焦转转转转转转转转转/米?:年峰日照数转转转转转=转射量?3.6，算系数,转转转转转当射量位千瓦转转转转转转转转转/米?:峰日照小数转转转转转转=转射量?365天
当射量的位千焦转转转转转转转转转/厘米?,峰日照小数转转转转转转=转射量?0.36，算系数,转转转转转16.蓄池型转转转转
蓄池容量转转转转?5h×逆器功率转转转转/蓄池定转转转转转转转
17.转转转转转价算公式
转转成本价格=转成本?转转转 量
转站盈利=，价格转转转转-转转成本价格,×转转转转转转转站寿命范内工作
转转成本价格=，成本转转转-转转转,?转转转量
转站盈利=，价格转转转转-转转成本价格2,×转转转转转转转站寿命范内工作
转站盈利=，价格转转转转-转转成本价格2,×转转转转转转转站寿命范内工作+非市因素收益转转转转转18.投回率算转转转转转转
无:年量转转转转转转转×转价?投成本转转转转×100%=年回率转转
有站:年量转转转转转转转转转×转价?，投成本转转转转-转转转转,×100%=年回率转转有价及站:年量转转转转转转转转转转转转转转×，价转转+转转转价,?，投成本转转转转-转转转转,×100%=年回率转转
19.光伏方角角度和方位角角度转转转转转转转转转转转
19.1转斜角
转 转转转度件水平角
0?—25? 转角=转度
26?—40? 转角=转度+5?—10?，在我国大部分地区采取+7?,41?—55? 转角=转度+10?—15?
转度>55? 转角=转度+15?—20?
19.2方位角
方位角=【一天中荷的峰刻转转转转转转转(24h制)-12】×15+(转度-116)20.光伏方前后排距:转转转转转转转
D = 0 . 7 0 7 H / t a n [ a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ- 0 . 3 9 9 s i nΦ) ]
D:件方前后距转转转转转转转转
Φ:光伏系所度，北半球正转转转转转转转转转转转,南半球,转转转
H:后排光伏件底至前排遮物上的垂直高度转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转转
范文四：最佳光伏倾角
光伏电站最佳倾角
在光伏方阵的设计时,如果采用固定式的安装方式,会有一个 “最佳倾角”的概念,这里的最佳倾角指的是当光伏方阵按照某一 角度倾斜放置时,光伏板倾斜面上的年总辐射量达到最大,但通常 情况下,与这个最佳倾角相近的角度辐射量差别其实很小。而当在 电站容量一定的情况下,降低倾角可以节约土地、电缆,增加支架 的抗风性;在用地面积一定的情况下,降低倾角可以提高装机容量 和发电量,增加收益。下面以甘肃某地区分布式电站为例,进行对 比分析。
通过软件计算当角度为 35°时倾斜面上的年总辐射量最大。 23°~37°倾斜面上年总辐射量变化见下图。
图 1:不同角度下倾斜面上的年总辐射量
从上图可以看出, 23°~37°倾斜面上年总辐射量变化曲线十分 平缓,也就是说最佳倾角附近倾斜面上的总辐射年总量相差很少。
该项目可利用土地面积有限,在这种情况下,分别对 35°、 30°、 25°三个角度电站的装机容量、发电量、投资收益进行对比, 结果如下:
图 2:不同角度下电站装机容量、发电量、收益
当光伏组件倾斜角度为 35°时,电站装机容量 4.0MW ,年平均 发电量 534万 kW ,融资前税前内部收益率 12.64%;当倾斜角度为 30°时,电站装机容量 4.4MW ,年平均发电量 586万 kW ,融资前税 前内部收益率 12.72%;当倾斜角度为 25°时,电站装机容量 5.5MW , 年平均发电量 586万 kW ,融资前税前内部收益率 12.83%。
由此可见,与最佳倾角 35°相比, 25°收益更好。因此,最佳 只是说辐射量最大,对于电站整体收益未必最佳,不同项目应该根 据项目情况进行多方案对比,最终确定光伏阵列的安装角度。
范文五：光伏发电系统设计计算公式
光伏发电系统设计计算公式
1. 转换效率；η=Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）；其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2；
2. 充电电压；Vmax=V额×1.43倍； 3. 电池组件串并联；
3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah ）/； 3.2电池组件串联数=系统工作电压（V ）×系数1；
4. 蓄电池容量；(单位是安时Ah, 或者单位极板CELL 几W, 简称W/CELL.
蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah ）×连续阴光伏发电系统设计计算公式
5平均放电率
平均放电率（h ）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度
6. 负载工作时间
负载工作时间（h ）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率
7. 蓄电池
7.1蓄电池容量=负载平均用电量（Ah ）×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数
7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量
8. 以峰值日照时数为依据的简易计算
8.1组件功率=(用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数) ×损耗系数 损耗系数：取1.6～2.0根据当地污染程度、线路长短、安装角度等
8.2蓄电池容量=(用电器功率×用电时间/系统电压) ×连续阴雨天数×系统安全系数 系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等
9. 以年辐射总量为依据的计算方式
组件（方阵）=K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间）/当地年辐射总量 有人维护+一般使用时，K 取230：无人维护+可靠使用时，K 取251：无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K 取276
10. 以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算
10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量 系数5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等：安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.3
10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压：10：无日照系数（对于连续阴雨不超过5天的均适用）
11. 以峰值日照时数为依据的多路负载计算
11.1电流
组件电流=负载日耗电量（Wh ）/系统直流电压（V ）×峰值日照时数（h ）×系统效率系数 系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9. 具体根据实际情况进行调整。
11.2功率
组件总功率=组件发电电流×系统直流电压×系数1.43 系数1.43：组件峰值工作电压与系统工作电压的比值。
11.3蓄电池组容量
蓄电池组容量=【负载日耗电量Wh/系统直流电压V 】×【连续阴雨天数/逆变器
效率×蓄电池放电深度】
逆变器效率：根据设备选型约80%～93%之间：蓄电池放电深度：根据其性能参数和可靠性要求等, 在50%～75%之间选择。
12. 以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法
12.1系统蓄电池组容量的计算
蓄电池组容量(Ah)=安全次数×负载日平均耗电量(Ah)×最大连续阴雨天数×低温修正系数/蓄电池最大放电深度系数
安全系数:1.1-1.4之间:低温修正系数:0℃以上时取1.0，-10℃以上取1.1，-20℃以上取1.2：蓄电池最大放电深度系数:浅循环取0.5，深度循环取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85. 12.2组件串联数
组件串联数=系统工作电压（V ）×系数1.43/选定组件峰值工作电压（V ）
12.3组件平均日发电量计算
组件日平均发电量=（Ah ）=选定组件峰值工作电流（A ）×峰值日照时数（h ）×斜面修正系数×组件衰减损耗系数
峰值日照时数和倾斜面修正系数为系统安装地的实际数据：组件衰减损耗修正系数主要指因组件组合、组件功率衰减、组件灰尘遮盖、充电效率等的损失，一般取0.8：
12.4两段连续阴雨天之间的最短间隔天数需要补充的蓄电池容量的计算
补充的蓄电池容量（Ah ）=安全系数×负载日平均耗电量（Ah ）×最大连续阴雨天数 组件并联数的计算：
组件并联数=【补充的蓄电池容量+负载日平均耗电量×最短间隔天数】/组件平均日发电量×最短间隔天数
负载日平均耗电量=负载功率/负载工作电压×每天工作小时数
13. 光伏方阵发电量的计算
年发电量=（kWh ）=当地年总辐射能（KWH/㎡）×光伏方阵面积（㎡）×组件转换效率×修正系数。P=H·A ·η·K
修正系数K=K1·K2·K3·K4·K5
K1组件长期运行的衰减系数，取0.8：K2灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正，取0.82： K3为线路修正，取0.95：K4为逆变器效率，取0.85或根据厂家数据：K5为光伏方阵朝向及倾斜角修正系数，取0.9左右。
14. 根据负载耗电量计算光伏方阵的面积
光伏组件方阵面积=年耗电量/当地年总辐射能×组件转换效率×修正系数 A=P/H·η·K
15. 太阳能辐射能量的转换
1卡（cal ）=4.1868焦(J)=1.16278毫瓦时(mWh) 1千瓦时(kWh)=3.6兆焦(MJ)
1千瓦时/㎡(KWh/㎡)=3.6兆焦/㎡(MJ/㎡)=0.36千焦/厘米2(KJ/cm2) 100毫瓦时/厘米2(mWh/cm2)=85.98卡/厘米2(cal/cm2)
1兆焦/米2(MJ/m2)=23.889卡/厘米2(cal/cm2)=27.8毫瓦时/厘米2(mWh/cm2) 当辐射量的单位为卡/厘米2：年峰值日照时数=辐射量×0.0116（换算系数） 当辐射量的单位为兆焦/米2：年峰值日照时数=辐射量÷3.6（换算系数） 当辐射量单位为千瓦时/米2：峰值日照小时数=辐射量÷365天
当辐射量的单位为千焦/厘米2，峰值日照小时数=辐射量÷0.36（换算系数）
16. 蓄电池选型
蓄电池容量≥5h ×逆变器功率/蓄电池组额定电压
17. 电价计算公式
发电成本价格=总成本÷总发电量
电站盈利=（买电价格-发电成本价格）×电站寿命范围内工作时间 发电成本价格=（总成本-总补贴）÷总发电量
电站盈利=（买电价格-发电成本价格2）×电站寿命范围内工作时间
电站盈利=（买电价格-发电成本价格2）×电站寿命范围内工作时间+非市场因素收益
18. 投资回报率计算
无补贴：年发电量×电价÷投资总成本×100%=年回报率
有电站补贴：年发电量×电价÷（投资总成本-补贴总额）×100%=年回报率
有电价补贴及电站补贴：年发电量×（电价+补贴电价）÷（投资总成本-补贴总额）×100%=年回报率
19. 光伏方阵倾角角度和方位角角度
19.1倾斜角
纬度 组件水平倾角 0°—25° 倾角=纬度
26°—40° 倾角=纬度+5°—10°（在我国大部分地区采取+7°） 41°—55° 倾角=纬度+10°—15° 纬度>55° 倾角=纬度+15°—20° 19.2方位角
方位角=【一天中负荷的峰值时刻(24h制)-12】×15+(经度-116)
20. 光伏方阵前后排间距：
D = 0 . 7 0 7 H / t a n * a c r s i n ( 0 . 6 4 8 c o sΦ- 0 . 3 9 9 s i nΦ) + D：组件方阵前后间距 Φ：光伏系统所处纬度（北半球为正, 南半球为负） H ：为后排光伏组件底边至前排遮挡物上边的垂直高
21、太阳高度角计算
1、
冬至日太阳高度角计算公式：An=90°-(B1+B0)，AN 为太阳高度角，B1为城市纬度， B0为回归线纬度=23°26′。
举例：北京冬至日太阳高度角
北京的纬度为39°54′
那么代入公式就得出：
北京冬至日太阳高度角=90°-(39°54′+23°26′)=73°72′
太阳高度角计算公式 太阳光线与地面的夹角
H=90-│α(+/-)β│ α是代表当地地理纬度β是代表太阳直射点地理纬度 （+\-）是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球：
如果在同一半球就是—；在南北两个半球就是+.
地球绕太阳公转，由于地轴的倾斜，地轴与轨道平面始终保持着大概66`34'的夹角，这样，才引起太阳直射点在南北纬23`26’之间往返移动，并决定了太阳可能直射的范围：春，秋分日，太阳直射赤道---即直射点的纬度为0`；冬至日，太阳直射南回归线--即直射点的纬度为 23`26’S ；夏至日，太阳直射北回归线--即直射点的纬度为23`26’N 。
2、太阳高度角简称太阳高度(其实是角度) 对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳 高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。 我们用h 来表示这个角度，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理 纬度用φ表示，地方时(时角) 以t 表示，有太阳高度角的计算公式： sin h＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ cos t 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正 午时太阳高度角最大。 正午时时角为0，以上公式可以简化为： sin H＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ 其中，H 表示正午太阳高度角。 由两角和与差的三角函数公式，可得 sin H ＝cos(φ－δ) 因此， 对于北半球而言，H ＝90°－(φ－δ) ； 对于南半球而方，H ＝90°－(δ－φ) 。 还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道） 某时刻太阳直射(0°，120°e) 这一点，120°e 经线上各点都是正午 这点离太阳直射点的纬度距离当然是0度啦（因为就是自己嘛） 此时，（0°，
120°e ）的太阳高度角就是90°（因为直射它嘛） 另外一个观测点，（1°n ，120°e ）与太阳直射点的纬度差为1度 此时，这一点的太阳高度角为89°（涉及立体几何计算，我就不详细推导了） 聪明的你肯定知道，（1°
s ，120°e ）与太阳直射点的纬度差也是1度 因此，当地的太阳高度角也是89°！right ！ 同一时刻，下列各观测点，报告的太阳高度角度数如下： 南北纬2度（与太阳直射点相距2纬度）：88°（＝90°－2°） 南北纬3度（与太阳直射点相距3纬度）：87°（＝90°－3°） 南北纬10度（与太阳直射点相距10纬度）：80°（＝90°－10°） 南北纬30度（与太阳直射点相距30纬度）：60°（＝90°－30°） 南北纬80度（与太阳直射点相距80纬度）：10°（＝90°－80°） 南北纬90度（与太阳直射点相距90纬度）：0°（＝90°－90°） 但是，这个“纬度差”的计算可是有讲究的： 设太阳直射点纬度为θ°，观测点纬度δ° 如果θ与δ在同一半球，则“纬度差”为|θ-δ|（θ减δ差的绝对值） 如果θ与δ在异半球，则“纬度差”为θ＋δ 说起来好像很麻烦，其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了 比如太阳直射点是北纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是20° 如果太阳直射点是南纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是40° 事实上，计算“正午太阳高
度角”，根本就不要考虑“正午”这个因素 只要用90°减去观测点与太阳直射点的纬度差，得出的就是正午太阳高度角。 行了，就写这么多吧，即使你前面都没搞明白也没关系，只要你记住一个公式 正午太阳高度角＝90°－该地与太阳直射点纬度差 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED ）也可 以用与式（1）相类似的表达式表述，即： ED=0.3723＋23.2567sin θ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cos θ＋0.3656cos 2θ＋0.0201cos3θ（5） 式中θ称日角，即 θ=2πt ／365.2422（2） 这里t 又由两部分组成，即 t=N－N0 （3） 式中N 为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月 31日的积日为365，闰年则为366，等等。 N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT 〔（年份－1985）／4〕度
