Abstract：Stand－alone photovoltaicsystemsshould be of optimumsizing．This articleintroduces a concise，rational and practi－cal method．The method adopts the calculatingformula currently used abroad fordeterminingthe solarradiation on tilted sur－face．According to the days ofautonomy and the principle ofenergy equilibrium，the optimumtilt angle ofphotovoltaic arrayis obtained first and then a series of capacity combinations of photovoltaic array and battery by means of cycle calculations．Thesize of photovoltaic systems is finally determined after further economic accounting．Arelevant computer programisworked outand a calculated example presented．

　　Key words：optimumsizing；photovoltaic array；batteries；days of autonomy

　　1　前　言

　　近年來太陽能（又稱光伏）發(fā)電得到了迅速的發(fā)展，在我國各種光伏系統(tǒng)及應用產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了前所未有的可喜局面。然而稍加分析便可看出，很多產(chǎn)品都沒有經(jīng)過仔細的最佳化設計，有的系統(tǒng)和產(chǎn)品是照貓畫虎，以訛傳訛；有的則根本不符合光伏發(fā)電的基本規(guī)律和工作特點，以致不能保證長期穩(wěn)定可靠地運行，或者配置容量過大，造成大量浪費，影響了光伏電源的推廣應用。

　　在現(xiàn)階段，太陽能電池的價格還較高，光伏系統(tǒng)應當根據(jù)負載要求和當?shù)氐臍庀蟮乩項l件進行最佳化設計，通過科學的計算方法，達到可靠性和經(jīng)濟性的最佳結(jié)合。然而，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)運行時牽涉到的影響因素很多，關系錯綜復雜，設計計算相當困難。一些設計方法不是十分繁雜，就是不夠完善。我們在以前工作的基礎上［1］，進一步做了修正和改進，總結(jié)出了一種簡明合理而又實用的最佳化設計方法。

　　光伏系統(tǒng)按供電方式大致可分為獨立系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)三大類，本文僅討論應用最廣泛的獨立光伏系統(tǒng)的最佳化設計。

　　2　技術條件

    2．1　負載性質(zhì)

　　獨立光伏系統(tǒng)是指沒有任何輔助電源，光伏發(fā)電是唯一電力來源的電源系統(tǒng)。

　　實際負載的大小及使用情況等可能千變?nèi)f化，從全天使用時間上來區(qū)分，大致可分為白天、晚上和白天連晚上三種負載。對于僅在白天使用的負載，多數(shù)可以由光伏系統(tǒng)直接供電，減少了由于蓄電池充放電等引起的損耗，所配備的光伏系統(tǒng)容量可以適當減小。全部晚上使用的負載其光伏系統(tǒng)所配備的容量就要相應增加。白天連晚上的負載所需要的容量則在兩者之間。此外，從全年使用時間上來區(qū)分，大致又可分為均衡性負載、季節(jié)性負載和隨機性負載。為了簡化，對于月平均耗電量變化不超過10％的負載也可以當作平均耗電量都相同的均衡性負載［2］。本文僅討論為均衡性負載供電的獨立光伏系統(tǒng)的最佳化設計。

    2．2　影響因素的考慮

　　影響光伏系統(tǒng)運行的因素很多，關系十分復雜，有的書上甚至列舉了幾十個修正系數(shù)。實際上因為現(xiàn)場條件和運行情況千變?nèi)f化，既無法事先逐一確定其大小，也完全沒有必要區(qū)分得如此細致，可將其組合成少量幾個必要的修正系數(shù)，如果需要還可加上一定的安全系數(shù)來處理。

    2．3　太陽輻照量

　　由于太陽輻射的隨機性，無法確定光伏系統(tǒng)安裝后方陣面上各個時段確切的太陽輻照量，只能根據(jù)氣象臺記錄的歷史資料作為參考。然而，通常氣象臺站提供的是水平面上的太陽輻照量，需要將其換算成傾斜方陣面上的輻照量。對于一般的光伏系統(tǒng)而言，只要計算傾斜面上的月平均太陽輻照量即可，不必考慮瞬時（通常是逐小時）太陽輻射通量。為了將水平面上的月平均太陽輻照量換算成傾斜面上月平均太陽輻照量，不少人還一直應用Liu和Jordan在1962年提出的計算方法［3，4］。這種方法雖然計算比較簡單，但實際上只有在一年中的太陽二分點（三月和九月的春秋分）才是正確的。此方法用于朝向赤道的傾斜面上月平均散射輻照量的計算結(jié)果偏小。

　　現(xiàn)在國外通常采用Kli